(57)【要約】【課題】膨張機の出口側における圧力脈動を抑制することである。【解決手段】膨張機構（60）の流出ポート（33）には、バッファー容器（71）が接続されている。バッファー容器（71）は、冷媒の流れ方向に延びる円筒状に形成され、横断面積が流出ポート（33）の横断面積よりも大きい。バッファー容器（71）の内部には、円板状メッシュ部（75a）を有する整流板（75）が設けられている。バッファー容器（71）の圧力供給および圧力吸収により圧力変動が緩和されると共に、液滴の冷媒が整流板（75）を通過する際に微細化される。【選択図】  図３
2006266636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積型膨張機（60）が配管接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えた冷凍装置であって、
上記冷媒回路（20）は、容積型膨張機（60）の出口側配管の途中に、該出口側配管より冷媒の流路横断面積が大きく形成されて容積型膨張機（60）より流出する冷媒の圧力変動を緩和させる流路拡大部（71）を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
容積型膨張機（60）が配管接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えた冷凍装置であって、
上記冷媒回路（20）は、容積型膨張機（60）の出口側配管の途中に、該出口側配管より冷媒の流路横断面積が大きく形成され、冷媒の流れ方向に沿って延びる筒状の流路拡大部（71）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２において、
上記流路拡大部（71）は、上下方向に延びる状態で配置され、上部より流入した冷媒が鉛直下方へ向かって流れて下面より流出するように容積型膨張機（60）の出口側配管に接続されている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項において、
上記流路拡大部（71）の内部には、冷媒の整流手段（75,76）が設けられている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項４において、
上記整流手段（76）は、複数の貫通孔を有する板状に形成され、冷媒の流れ方向に対向して設けられる整流板である
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項４において、
上記整流手段（75）は、板状のメッシュ部材により形成され、冷媒の流れ方向に対向して設けられる整流板である
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
請求項２乃至４の何れか１項において、
上記流路拡大部（71）には、貫通孔を有し、内部を冷媒の流れ方向に仕切る仕切板（77）が設けられている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項８】
請求項１または２において、
上記冷媒は、二酸化炭素である
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、冷凍装置に関し、特に、圧力脈動の低減対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、二酸化炭素を冷媒として用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置は、圧縮機と冷却器と膨張機と蒸発器とが順に接続されてなる冷媒回路を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記冷媒回路では、冷媒が圧縮機によって超臨界状態まで圧縮され、冷却器で冷却される。この冷却された冷媒は、膨張機で膨張して減圧された後、蒸発器で蒸発して圧縮機に戻る循環を繰り返す。この冷凍装置は、例えば、冷却器が室内に設置され、暖房装置として用いられる。
【特許文献１】特開２０００−２３４８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の冷凍装置では、膨張機の特に出口側で大きな振動が発生するという問題があった。具体的に、膨張機に容積型のものを用いると、吸入過程の吸入流量および吐出過程の吐出流量が一定でないため、膨張機の入口側および出口側で圧力脈動が生じ、この圧力脈動に起因して振動が発生する。さらに、膨張機からは気液二相状態の冷媒が流出するため、その液滴が配管などに衝突することによって膨張機の出口側でより大きな振動が発生するという問題があった。したがって、膨張機の出口側において、振動による機器類の破損を招く可能性が高くなり、信頼性を著しく損なうおそれがあった。      
【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、膨張機の出口側において少なくとも圧力脈動を低減し、振動の低減を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、容積型膨張機（60）が配管接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えた冷凍装置を前提としている。そして、上記冷媒回路（20）は、容積型膨張機（60）の出口側配管の途中に、該出口側配管より冷媒の流路横断面積が大きく形成されて容積型膨張機（60）より流出する冷媒の圧力変動を緩和させる流路拡大部（71）を備えている。
【０００７】
上記の発明では、流路拡大部（71）が容積型膨張機（60）の流出冷媒の圧力変動を緩和する圧力緩衝空間を構成している。したがって、上記容積型膨張機（60）の出口側において発生する圧力変動（圧力脈動）が流路拡大部（71）によって緩和される。これにより、圧力変動に起因する機器全体の振動が抑制される。
【０００８】
また、第２の発明は、容積型膨張機（60）が配管接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えた冷凍装置を前提としている。そして、上記冷媒回路（20）は、容積型膨張機（60）の出口側配管の途中に、該出口側配管より冷媒の流路横断面積が大きく形成され、冷媒の流れ方向に沿って延びる筒状の流路拡大部（71）を備えている。
【０００９】
上記の発明では、例えば図３に示すように、流路拡大部（71）が冷媒流れ方向に延びる筒状の容器に形成され、この容器内が圧力緩衝空間を構成している。具体的に、上記容積型膨張機（60）からの冷媒の流出量が増大し、圧力が上昇した場合、その増大した分の冷媒が流路拡大部（71）に貯留されて圧力が吸収される。逆に、上記容積型膨張機（60）からの冷媒の流出量が減少し、圧力が低下した場合、その減少した分の冷媒が流路拡大部（71）から出口側配管へ流出して圧力が供給される。つまり、上記流路拡大部（71）は、容積型膨張機（60）の出口側における圧力変動に応じて、その出口側における冷媒流量を調節することによって圧力変動を緩和する。これにより、容積型膨張機（60）の出口側おける圧力変動が抑制され、機器全体の振動が抑制される。
【００１０】
また、第３の発明は、上記第２の発明において、上記流路拡大部（71）は、上下方向に延びる状態で配置され、上部より流入した冷媒が鉛直下方へ向かって流れて下面より流出するように容積型膨張機（60）の出口側配管に接続されている。
【００１１】
上記の発明では、図１０に示すように、流路拡大部（71）が上下方向、つまり鉛直方向に延びる筒状の容器に形成されている。そして、上記容積型膨張機（60）から流出した冷媒は、流路拡大部（71）の上部より流入して鉛直下方へ流れ、下面より出口側配管へ流出するので、下面に液冷媒が溜まるのを防止できる。すなわち、上記容積型膨張機（60）から流出した冷媒は、気液二相状態となっているが、その液冷媒が流路拡大部（71）に溜まり込まずに確実に流出する。
【００１２】
また、第４の発明は、上記第１乃至第３の何れか１の発明において、上記流路拡大部（71）の内部に冷媒の整流手段（75,76）が設けられている。
【００１３】
上記の発明では、流路拡大部（71）へ流入した冷媒の流れが整流手段（75,76）によって安定する。つまり、上記流路拡大部（71）に流入した冷媒のうち液冷媒の流れが安定するので、液冷媒が配管などの内壁に激しく衝突するのを抑制できる。したがって、この整流手段（75,76）により、液冷媒が管壁などに衝突することにより発生する振動が抑制される。この結果、圧力脈動の抑制に効果に加えて、機器全体の振動が一層抑制される。
【００１４】
また、第５の発明は、上記第４の発明において、上記整流手段（76）は、複数の貫通孔を有する板状に形成され、冷媒の流れ方向に対向して設けられる整流板である。
【００１５】
上記の発明では、図６に示すように、流路拡大部（71）に流入した冷媒が整流板の複数の貫通孔を通過して流れるので、その冷媒の流れが安定する。さらに、冷媒が貫通孔を通過する際、冷媒の流速が増大するため、その液冷媒が流速の勢いで微細化される。これにより、液冷媒が管壁などに衝突しても、その衝撃は小さい。したがって、機器の振動が一層抑制される。
【００１６】
また、第６の発明は、上記第４の発明において、上記整流手段（75）は、板状のメッシュ部材により形成され、冷媒の流れ方向に対向して設けられる整流板である。
【００１７】
上記の発明では、図３に示すように、流路拡大部（71）に流入した冷媒が整流板のメッシュ部を通過して流れるので、その冷媒の流れが安定する。さらに、冷媒がメッシュ部を通過する際、そのメッシュ部によって冷媒に含まれる液冷媒が微細化される。これにより、液冷媒が管壁などに衝突しても、その衝撃は小さい。したがって、機器の振動が一層抑制される。
【００１８】
また、第７の発明は、上記第２乃至第４の何れか１の発明において、上記流路拡大部（71）には、貫通孔を有し、内部を冷媒の流れ方向に仕切る仕切板（77）が設けられている。
【００１９】
上記の発明では、例えば図７に示すように、仕切板（77）によって流路拡大部（71）の内部が上流側空間と下流側空間とに仕切られる。つまり、上記流路拡大部（71）は、例えば２つの圧力緩衝空間を有している。この仕切板（77）には、貫通孔が形成され、この貫通孔によって上流側空間と下流側空間とが連通している。したがって、この流路拡大部（71）では、膨張機構（60）の出口側における冷媒の圧力変動が２段階で緩和される。なお、仕切板（77）を２枚以上用いて、３つ以上の圧力緩衝空間を形成すれば、その分圧力変動が多段階で緩和される。これにより、急激な圧力変動に伴う衝撃が抑制される。これにより、機器全体の振動が一層抑制される。
【００２０】
また、第８の発明は、上記第１または第２の発明において、上記冷媒が二酸化炭素である。
【００２１】
上記の発明では、冷媒回路（20）を循環する冷媒に二酸化炭素を用いているので、地球環境に優しい機器および装置を提供することができる。特に、二酸化炭素の場合、臨界圧状態まで圧縮されるので、それだけ容積型膨張機（60）の出口側における圧力変動が大きくなるが、この圧力変動が確実に且つ効果的に抑制される。
【発明の効果】
【００２２】
したがって、本発明によれば、容積型膨張機（60）の出口側配管の途中に、該出口側配管より冷媒の流路横断面積が大きく形成されて容積型膨張機（60）より流出する冷媒の圧力変動を緩和させる流路拡大部（71）を設けるようにしたので、圧力変動に起因する機器の振動を抑制することができる。この結果、機器類の損傷を防止することができる。
【００２３】
また、第２の発明によれば、容積型膨張機（60）の出口側配管の途中に、該出口側配管より冷媒の流路横断面積が大きく形成され且つ冷媒の流れ方向に沿って延びる筒状に形成された流路拡大部（71）を設けるようにしたので、その流路拡大部（71）より出口側配管へ確実に圧力供給および圧力吸収させることができる。これにより、圧力変動を抑制できるので、機器全体の振動を抑制することができる。
【００２４】
また、第３の発明によれば、流路拡大部（71）において冷媒が鉛直下向きに流れて下面より流出するように配置したので、液冷媒が流路拡大部（71）内に溜まり込むのを防止することができる。
【００２５】
また、第４乃至第６の発明によれば、流路拡大部（71）内に冷媒の整流手段（75,76）を設けるようにしたので、冷媒の流れを確実に安定させることができる。これにより、液冷媒の配管壁への衝突を抑制することができる。したがって、液冷媒の衝突により発生する振動を抑制できる。
【００２６】
また、第７の発明によれば、流路拡大部（71）に仕切板（77）を設けて内部に複数の圧力緩衝空間を形成するようにしたので、圧力変動を多段階で緩和させることができる。したがって、急激な圧力変動によって生じる衝撃を和らげることができる。これにより、機器全体の振動を一層抑制でき、機器類の損傷を一層防止することができる。
【００２７】
また、第８の発明によれば、冷媒回路（20）を循環する冷媒に二酸化炭素を用いたため、地球環境に優しい機器および装置を提供することができる。特に、二酸化炭素の場合、臨界圧状態まで圧縮するので、それだけ圧力変動が大きくなるが、この圧力変動を確実に且つ効果的に抑制することができる。
【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》
図１に示すように、本実施形態１の空調機（10）は、本発明に係る冷凍装置を構成している。上記空調機（10）は、室外熱交換器（23）、室内熱交換器（24）、２つの四路切換弁（21,22）および圧縮膨張ユニット（30）が配管接続されて閉回路に形成された冷媒回路（20）を備えている。この冷媒回路（20）は、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が充填され、この冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。
【００３０】
上記室外熱交換器（23）は熱源側熱交換器を構成し、室内熱交換器（24）は利用側熱交換器を構成している。上記室外熱交換器（23）および室内熱交換器（24）は、何れもクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。そして、上記室外熱交換器（23）は、冷媒回路（20）を循環する冷媒が室外空気と熱交換するように構成されている。上記室内熱交換器（24）は、冷媒回路（20）を循環する冷媒が室内空気と熱交換するように構成されている。
【００３１】
上記圧縮膨張ユニット（30）は、圧縮機構（50）と電動機（40）と膨張機構（60）とがケーシング内に収納されている。上記圧縮機構（50）と電動機（40）と膨張機構（60）とは、この順に回転軸であるシャフト（45）によって連結されている。上記圧縮機構（50）は、揺動ピストン型のロータリ式圧縮機を構成している。上記膨張機構（60）は、揺動ピストン型のロータリ式膨張機であり、本発明に係る容積型膨張機（60）を構成している。
【００３２】
上記圧縮膨張ユニット（30）は、冷媒回路（20）の冷媒が圧縮機構（50）へ吸入される吸入ポート（34）と、圧縮機構（50）で圧縮された冷媒が冷媒回路（20）へ吐出される吐出ポート（31）とが設けられている。また、上記圧縮膨張ユニット（30）は、冷媒回路（20）の冷媒を膨張機構（60）へ導く流入ポート（32）と、膨張機構（60）で膨張した冷媒を冷媒回路（20）へ導く流出ポート（33）とが設けられている。なお、上記膨張機構（60）の詳細については後述する。
【００３３】
上記第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、第１ポートが圧縮膨張ユニット（30）の吐出ポート（31）に、第２ポートが室内熱交換器（24）の一端であるガス側端部に、第３ポートが室外熱交換器（23）の一端であるガス側端部に、第４ポートが圧縮膨張ユニット（30）の吸入ポート（34）にそれぞれ接続されている。そして、上記第１四路切換弁（21）は、第１ポートと第２ポートとが連通し且つ第３ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとが連通し且つ第２ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わるように構成されている。
【００３４】
上記第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、第１ポートが圧縮膨張ユニット（30）の流出ポート（33）に、第２ポートが室外熱交換器（23）の他端である液側端部に、第３ポートが室内熱交換器（24）の他端である液側端部に、第４ポートが圧縮膨張ユニット（30）の流入ポート（32）にそれぞれ接続されている。そして、上記第２四路切換弁（22）は、第１ポートと第２ポートとが連通し且つ第３ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとが連通し且つ第２ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わるように構成されている。
【００３５】
上記膨張機構（60）について、図２を参照しながら説明する。なお、この図２(Ａ)は、シャフト（45）の中心軸に対して垂直に横断した断面を示し、図２(Ｂ)は、シャフト（45）の中心軸に沿って縦断した断面を示したものである。
【００３６】
上記膨張機構（60）は、フロントヘッド（61）と、リアヘッド（62）と、シリンダ（63）と、ロータリピストン（67）とを備えている。
【００３７】
上記シリンダ（63）は、一端面がフロントヘッド（61）により閉塞され、他端面がリアヘッド（62）により閉塞されている。
【００３８】
上記ロータリピストン（67）は、円環状あるいは円筒状に形成され、シリンダ（63）の内部に収納されている。また、このロータリピストン（67）は、外周面がシリンダ（63）の内周面に摺接すると共に、両端面がフロントヘッド（61）およびリアヘッド（62）に摺接している。そして、上記シリンダ（63）内には、内周面とロータリピストン（67）の外周面との間に膨張室（65）が形成される。
【００３９】
上記ロータリピストン（67）には、シャフト（45）が貫通している。このシャフト（45）は、主軸部（46）を備え、該主軸部（46）の一端に主軸部（46）の外径よりも大径の偏心部（47）が形成されている。この偏心部（47）は、主軸部（46）の軸心から所定量だけ偏心している。そして、この偏心部（47）がロータリピストン（67）に回転自在に嵌合されている。
【００４０】
また、上記ロータリピストン（67）には、板状に形成されたブレード（68）が一体に設けられている。このブレード（68）は、ロータリピストン（67）の外周面から外側へ突出し、シリンダ（63）内の膨張室（65）を高圧側（吸入／膨張側）と低圧側（排出側）とに仕切るように構成されている。
【００４１】
上記シリンダ（63）には、一対のブッシュ（69）が設けられている。この一対のブッシュ（69）は、ブレード（68）を挟み込み、該ブレード（68）を回動自在に且つ進退自在に支持している。
【００４２】
上記流入ポート（32）は、リアヘッド（62）を貫通し、終端がリアヘッド（62）の内側面における偏心部（47）と摺接する範囲に開口しいている。つまり、上記流入ポート（32）は、終端が直接に膨張室（65）に連通することのない位置に開口している。一方、上記流出ポート（33）は、シリンダ（63）を径方向に貫通し、膨張室（65）の低圧側に臨んで開口している。なお、上記流入ポート（32）および流出ポート（33）は、配管によって圧縮膨張ユニット（30）のケーシングの外部へ延長されている。
【００４３】
上記リアヘッド（62）には、凹溝状の溝状通路（9a）が形成されている。図２(Ａ)に示すように、この溝状通路（9a）の一端は、シリンダ（63）の内周面より僅かに内側に位置する一方、他端はリアヘッド（62）と偏心部（47）とが摺接する部分に位置している。そして、この溝状通路（9a）は、膨張室（65）と連通可能になっている。
【００４４】
上記シャフト（45）の偏心部（47）には、凹溝状の連絡通路（9b）が形成されている。図２(Ａ)に示すように、この連絡通路（9b）は、偏心部（47）の外周に沿って延びる円弧状に形成されている。そして、上記連絡通路（9b）は、シャフト（45）の回転に伴って移動することにより、流入ポート（32）と溝状通路（9a）とを間欠的に連通させるように構成されている。
【００４５】
また、上記冷媒回路（20）には、本発明の特徴として、膨張機構（60）の出口側配管における圧力変動（圧力脈動）を抑制するための圧力緩衝手段（70）が設けられている。この圧力緩衝手段（70）は、バッファー容器（71）を備えている。このバッファー容器（71）は、膨張機構（60）の出口側配管の途中に接続されている。
【００４６】
図３に示すように、上記バッファー容器（71）は、全体が概ね円筒状の容器に形成されいてる。このバッファー容器（71）は、胴部（72）と入口側端部（73）と出口側端部（74）とを備えている。上記胴部（72）は、断面視円形の筒状に形成されている。上記入口側端部（73）および出口側端部（74）は、胴部（72）の両端に連続して形成されて該両端を閉塞している。なお、上記バッファー容器（71）の容積は、膨張機構（60）の膨張室（65）の容積よりも大きく形成されており、望ましくは膨張室（65）の容積の１０倍以上がよい。
【００４７】
上記入口側端部（73）の中央には、膨張機構（60）の流出ポート（33）が接続され、上記出口側端部（74）の中央には、冷媒配管の一部であり、第２四路切換弁（22）の第１ポートへ繋がる接続管（P）が接続されている。この接続管（P）は、流出ポート（33）と共に膨張機構（60）の出口側配管を構成している。上記バッファー容器（71）は、流出ポート（33）および接続管（P）に対して同軸に接続され、流出ポート（33）から流入した冷媒が水平に流れて接続管（P）へ流出する。つまり、上記バッファー容器（71）は、冷媒の流れ方向に沿って延びる筒状に形成されている。このように、バッファー容器（71）は、円筒状に形成されているので、例えば断面視矩形の筒状に形成された場合に比べて冷媒の流通抵抗が小さくすむ。
【００４８】
上記胴部（72）の横断面積は、流出ポート（33）および接続管（P）の横断面積よりも非常に大きく形成されている。このバッファー容器（71）は、流出ポート（33）における冷媒の圧力が増大すると、流出ポート（33）の冷媒を吸収して貯留し、逆に流出ポート（33）における冷媒の圧力が低下すると、冷媒を流出ポート（33）へ吐出するように構成されている。すなわち、上記バッファー容器（71）は、膨張機構（60）の出口側配管における流路拡大部を構成し、その内部が圧力緩衝空間を構成している。
【００４９】
上記バッファー容器（71）の内部には、整流板（75）が設けられている。この整流板（75）は、冷媒の流れを安定させる冷媒の整流手段を構成している。
【００５０】
上記整流板（75）は、全体が円板状に形成されている。この整流板（75）は、外径がバッファー容器（71）の胴部（72）の内径とほぼ同じに形成され、外周が胴部（72）の全内周に接して取り付けられている。つまり、この整流板（75）は、冷媒の流れ方向に対向するように位置している。そして、図３（Ｂ）に示すように、上記整流板（75）は、外周の内部全体が網目状に形成されたメッシュ部（75a）を有している。上記整流板（75）は、冷媒がメッシュ部（75a）を通過する際に液滴の冷媒が微細化されるように構成されている。上記バッファー容器（71）に流入した冷媒は、整流板（75）のメッシュ部（75a）を通過して下流側へと流れる。なお、上記整流板（75）は、バッファー容器（71）の内部の入口側端部（73）寄りに設けられている。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＸ−Ｘ線における断面を示すものである。
【００５１】
−運転動作−
次に、上記空調機（10）の運転動作について説明する。ここでは、空調機（10）の冷房運転時およ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。
【００５２】
〈冷房運転〉
この冷房運転時は、第１四路切換弁（21）および第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た状態で、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冷凍サイクルが行われる。
【００５３】
上記圧縮機構（50）で圧縮された高圧冷媒は、吐出ポート（31）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、高圧冷媒の圧力は、その臨界圧力よりも高くなっている。この高圧冷媒は、第１四路切換弁（21）を通って室外熱交換器（23）へ送られる。この室外熱交換器（23）では、流入した高圧冷媒が室外空気へ放熱する。
【００５４】
上記室外熱交換器（23）で放熱した高圧冷媒は、第２四路切換弁（22）を通り、流入ポート（32）から膨張機構（60）の膨張室（65）へ流入する。この膨張室（65）では、高圧冷媒が膨張し、その内部エネルギがシャフト（45）の回転動力に変換される。そして、膨張後の低圧冷媒は、流出ポート（33）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）を通って室内熱交換器（24）へ送られる。
【００５５】
上記室内熱交換器（24）では、流入した低圧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。上記室内熱交換器（24）から出た低圧ガス冷媒は、第１四路切換弁（21）を通り、吸入ポート（34）から圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）へ吸入される。そして、この圧縮機構（50）は、吸入した冷媒を再び圧縮して吐出する。
【００５６】
〈暖房運転〉
この暖房運転には、第１四路切換弁（21）および第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た状態で、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冷凍サイクルが行われる。
【００５７】
上記圧縮機構（50）で圧縮された高圧冷媒は、吐出ポート（31）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、高圧冷媒の圧力は、その臨界圧力よりも高くなっている。この高圧冷媒は、第１四路切換弁（21）を通って室内熱交換器（24）へ送られる。この室内熱交換器（24）では、流入した高圧冷媒が室内空気へ放熱し、室内空気が加熱される。
【００５８】
上記室内熱交換器（24）で放熱した高圧冷媒は、第２四路切換弁（22）を通り、流入ポート（32）から膨張機構（60）の膨張室（65）へ流入する。この膨張室（65）では、高圧冷媒が膨張し、その内部エネルギがシャフト（45）の回転動力に変換される。そして、膨張後の低圧冷媒は、流出ポート（33）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）を通って室外熱交換器（23）へ送られる。
【００５９】
上記室外熱交換器（23）では、流入した低圧冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。上記室外熱交換器（23）から出た低圧ガス冷媒は、第１四路切換弁（21）を通り、吸入ポート（34）から圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）へ吸入される。そして、この圧縮機構（50）は、吸入した冷媒を再び圧縮して吐出する。
【００６０】
〈膨張機構の動作〉
上記膨張機構（60）の動作について、図４を参照しながら説明する。この膨張機構（60）の膨張室（65）へ超臨界状態の高圧冷媒が流入すると、シャフト（45）が図４の各図における反時計方向へ回転する。なお、この図４は、シャフト（45）の回転角４５°毎に示したものである。
【００６１】
上記シャフト（45）の回転角が０°の時点では、流入ポート（32）の終端が偏心部（47）の端面によって塞がれている。この時点において、膨張室（65）は流入ポート（32）から遮断された状態となっており、高圧冷媒は膨張室（65）へ流入しない。
【００６２】
上記シャフト（45）の回転角が４５°の時点では、流入ポート（32）が連絡通路（9b）に連通した状態となる。そして、この連絡通路（9b）は、溝状通路（9a）にも連通している。この溝状通路（9a）は、図４における上端部がロータリピストン（67）の端面から外れた状態となり、膨張室（65）の高圧側と連通する。この時点において、膨張室（65）が溝状通路（9a）および連絡通路（9b）を介して流入ポート（32）に連通した状態となり、高圧冷媒が膨張室（65）の高圧側へ流入する。つまり、上記膨張室（65）への高圧冷媒の流入は、シャフト（45）の回転角が０°から４５°に至るまでの間に開始される。
【００６３】
上記シャフト（45）の回転角が９０°の時点では、依然として、膨張室（65）が溝状通路（9a）および連絡通路（9b）を介して流入ポート（32）に連通した状態となっている。したがって、上記シャフト（45）の回転角が４５°から９０°に至るまでの間は、高圧冷媒が膨張室（65）の高圧側へ流入し続ける。
【００６４】
上記シャフト（45）の回転角が１３５°の時点では、連絡通路（9b）が溝状通路（9a）および流入ポート（32）の両方から外れた状態となる。この時点において、膨張室（65）は流入ポート（32）と遮断された状態となっており、高圧冷媒は膨張室（65）へ流入しない。つまり、上記膨張室（65）への高圧冷媒の流入は、シャフト（45）の回転角が９０°から１３５°に至るまでの間に終了する。
【００６５】
上記膨張室（65）への高圧冷媒の流入が終了すると、膨張室（65）の高圧側は閉空間となり、内部の冷媒が膨張する。つまり、図４の各図に示すように、シャフト（45）が回転して膨張室（65）の高圧側の容積が増大する。その間、流出ポート（33）に連通する膨張室（65）の低圧側から、膨張後の低圧冷媒が流出ポート（33）を通じて吐出され続ける。
【００６６】
上記膨張室（65）における冷媒の膨張は、シャフト（45）の回転角が１３５°から３６°に至るまでの間において、ロータリピストン（67）とシリンダ（63）との接触部が流出ポート（33）に達するまで続く。そして、上記ロータリピストン（67）とシリンダ（63）との接触部が流出ポート（33）を横切ると、膨張室（65）が流出ポート（33）に連通し、膨張した冷媒の吐出が開始される。その後、上記ロータリピストン（67）とシリンダ（63）との接触部が流出ポート（33）を通過すると、膨張室（65）が流出ポート（33）と遮断され、膨張した冷媒の吐出が終了する。
【００６７】
上述したように、容積型の膨張機構（60）における冷媒の吸入および吐出は、シャフト（45）の回転角度によって定まる。そのため、膨張機構（60）における冷媒の吸入流量および吐出流量は、周期を通して断続的となる。したがって、上記膨張機構（60）の流入ポート（32）および流出ポート（33）において、吸入冷媒および吐出冷媒の圧力変動（圧力脈動）が発生する。この圧力変動は、機器全体の振動を引き起こす。さらに、上記膨張機構（60）の流出ポート（33）においては、膨張後の冷媒が気液二相状態となっているため、液滴の冷媒が配管の内壁に衝突することによっても振動が発生する。このように、膨張機構（60）の出口側では、入口側よりも大きな振動が発生する。
【００６８】
そこで、上記圧力緩衝手段（70）における作用について説明する。上記吐出冷媒の圧力変動が発生すると、バッファー容器（71）により圧力供給および圧力吸収が行われる。
【００６９】
例えば、上記流出ポート（33）における吐出冷媒の流量が減少して冷媒圧力が低下した場合、バッファー容器（71）から通常より多量の冷媒が接続管（P）へ流出する。これにより、接続管（P）における冷媒の圧力低下が抑制される。また、上記流出ポート（33）における吐出冷媒の流量が増大して冷媒圧力が上昇した場合、バッファー容器（71）に流入した冷媒のうち増大した分の冷媒はバッファー容器（71）内にそのまま貯留され、残りの冷媒は接続管（P）へ流出する。これにより、接続管（P）における冷媒の圧力上昇が抑制される。つまり、上記バッファー容器（71）は、流出ポート（33）における圧力変動に応じて冷媒の吐出および吸収を行い、接続管（P）における冷媒の流量を常時一定に維持するようにしている。
【００７０】
また、上記流出ポート（33）からバッファー容器（71）へ流入した冷媒は、整流板（75）のメッシュ部（75a）を通過して流れが安定する。したがって、液滴の冷媒が配管壁にそれ程激しく衝突することがなくなる。さらに、冷媒がメッシュ部（75a）を通過する際、液滴の冷媒が微細化されるため、液滴の冷媒が配管壁に衝突してもその衝撃が小さくなる。
【００７１】
以上により、図５（Ａ）に示すように、膨張機構（60）の出口側配管における冷媒の圧力変動は、従来のバッファー容器（71）を設けない場合（図１１(Ａ)参照）と比べて著しく小さくなっているのが分かる。さらに、図５（Ｂ）に示すように、膨張機構（60）の出口側配管における振動は、従来の場合（図１１(Ｂ)参照）と比べて、高振幅の部分がなくなり全体として小さくなっているのが分かる。
【００７２】
−実施形態１の効果−
以上説明したように、本実施形態１によれば、膨張機構（60）の流出ポート（33）の流路横断面積より大きく形成されて膨張機構（60）の吐出冷媒の圧力変動を緩和させるバッファー容器（71）を膨張機構（60）の出口側配管の途中に設けるようにしたので、膨張機構（60）の吐出冷媒の圧力変動を確実に抑制でき、その圧力変動に起因する機器全体の振動を抑制することができる。
【００７３】
さらに、上記バッファー容器（71）にメッシュ状の整流板（75）を設けるようにしたので、バッファー容器（71）に流入した冷媒の流れを安定させることができると共に、冷媒に含まれる液滴の冷媒を微細化させることができる。これにより、液滴の冷媒が配管壁などに激しく衝突するのを抑制でき、衝突したとしても液滴が小さいのでその衝撃を和らげることができる。したがって、液冷媒が配管壁などに衝突して発生する振動を抑制できるので、上述した効果と相まって、機器全体の振動を一層抑制することができる。この結果、機器類が破損するおそれがなくなる。
【００７４】
また、上記膨張機構（60）における吐出冷媒の圧力変動が抑制されることから、吐出圧損を抑制することができ、容積型膨張機（60）の効率低下を防止することができ、さらに、急激な圧力変動に起因する騒音を防止することができる。
【００７５】
また、上記バッファー容器（71）を冷媒流れに沿って延びる筒状に形成するようにしたので、例えば冷媒流れに対して垂直方向に延びる形状にした場合に比べて、冷媒の流通抵抗を小さくすることができる。したがって、流路拡大部（71）を設けることによる運転効率の低下を抑制することができる。
【００７６】
また、上記冷媒回路（20）の冷媒に二酸化炭素を用いているので、地球環境に優しい装置を提供できる。特に、二酸化炭素の場合、臨界圧状態まで圧縮するので、その分圧力変動が大きくなるが、この圧力脈動を確実に低減することができる。
【００７７】
−実施形態１の変形例−
上記実施形態１の変形例について、図６を参照しながら説明する。この変形例は、上記実施形態１におけるバッファー容器（71）の整流板（75）の構成を変更したものである。つまり、上記実施形態１が整流板（75）をメッシュ状に形成したのに代えて、本変形例は、整流板（76）の全面に亘って貫通孔である小穴（76a）を形成するようにした（図６(Ｂ)参照）。なお、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＸ−Ｘ線における断面を示すものである。
【００７８】
この場合、バッファー容器（71）に流入した冷媒が整流板（76）の小穴（76a）を通って流れることにより、冷媒流れが安定する。さらに、冷媒が小穴（76a）を通過する際、その流速が早くなり、その勢いによって液滴の冷媒が微細化される。したがって、実施形態１と同様に、液滴の冷媒が配管壁などに衝突することにより発生する振動を抑制することができる。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。
【００７９】
《発明の実施形態２》
次に、本発明の実施形態２を図７を参照しながら説明する。
【００８０】
本実施形態２は、上記実施形態１がバッファー容器（71）内に整流板（75）を設けたのに代えて、バッファー容器（71）内に仕切板（77）を設けるようにしたものである。具体的に、上記仕切板（77）は、円板状に形成され、外径がバッファー容器（71）の胴部（72）の内径とほぼ同じに形成されている。この仕切板（77）の中央には、冷媒の流通孔としての円形の貫通孔（77a）が１つ形成されている。この貫通孔（77a）の内径は、流出ポート（33）の内径とほぼ同径に形成されている。そして、上記仕切板（77）は、バッファー容器（71）の内部の中央に設けられ、該内部を流出ポート（33）側の上流側空間と、接続管（P）側の下流側空間とに仕切っている。つまり、上記バッファー容器（71）の内部が２つの圧力緩衝空間により構成されている。
【００８１】
この場合、例えば、膨張機構（60）の吐出冷媒の圧力が低下した場合、上流側空間から冷媒が下流側空間へ流れ、該下流側空間の冷媒と共に接続管（P）へ流出する。逆に、膨張機構（60）吐出冷媒の圧力が上昇した場合、流出ポート（33）から増大した分の冷媒が上流側空間へ流れ、その一部が下流側空間へ流れる。すなわち、上記バッファー容器（71）では、吐出冷媒の圧力変動を２段階で緩和させる。これにより、急激な圧力変動に伴う衝撃を和らげることができる。したがって、機器全体の振動を抑制することができる。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。
【００８２】
なお、上記仕切板（77）の数量はこれに限らず、複数設けて複数の圧力緩衝空間を形成するようにしてもよい。例えば、図８に示すように、仕切板（77）を３つ設けて、４つの圧力緩衝空間を設けるようにしてもよい。この場合、膨張機構（60）の吐出冷媒の圧力変動が４段階で緩和される。したがって、一層振動の発生を抑制することができる。
【００８３】
《発明の実施形態３》
次に、本発明の実施形態３を図９を参照しながら説明する。
【００８４】
本実施形態３は、バッファー容器（71）内に実施形態１の整流板（75）と、実施形態２の仕切板（77）を１つずつ設けるようにしたものである。具体的に、上記仕切板（77）および整流板（76）は、この順に流出ポート（33）側から設けられている。つまり、上記バッファー容器（71）では、内部が２つの圧力緩衝空間に仕切られ、その下流側の圧力緩衝空間に整流板（75）が設けられている。したがって、圧力変動による振動や液滴冷媒の配管壁などへの衝突による振動、さらに急激な圧力変動の衝撃による振動を抑制することができる。なお、上記仕切板（77）と整流板（75）とは、その位置が相互に入れ替わってもよいし、メッシュ状の整流板（75）に代えて実施形態１の変形例で用いた整流板（76）を用いるようにし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。
【００８５】
−実施形態３の変形例−
上記実施形態３の変形例について、図１０を参照しながら説明する。この変形例は、上記実施形態３がバッファー容器（71）を水平に倒した状態で用いたのに代えて、バッファー容器（71）を鉛直に起こした状態で用いるようにしたものである。すなわち、上記実施形態３では、バッファー容器（71）に流入した冷媒が水平方向に流れたが、本変形例は、冷媒が上下方向に流れるようにしたものである。
【００８６】
具体的に、上記バッファー容器（71）は、胴部（72）が上下方向に延びるように配置され、該胴部（72）の上側端面が入口側端部（73）によって閉塞され、下側端面が出口側端部（74）によって閉塞されている。つまり、上記バッファー容器（71）は、鉛直方向に延びる円筒状の容器に形成されている。そして、上記流出ポート（33）がバッファー容器（71）の上部側面である胴部（72）の上部に接続され、接続管（P）がバッファー容器（71）の下面である出口側端部（74）の中央に接続されている。
【００８７】
上記バッファー容器（71）では、流出ポート（33）より流入した冷媒が鉛直下向きに流れる。つまり、流入したガス冷媒はもとより、液冷媒が上から下へ流れて接続管（P）へ流出される。したがって、液冷媒がバッファー容器（71）内に溜まるのを防止することができる。なお、上記流出ポート（35）は、バッファー容器（71）の上面である入口側端部（73）に接続するようにしてもよい。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。
【００８８】
《その他の実施形態》
例えば、上記各実施形態における整流板（75,76）の形状は、これに限るものではない。つまり、上記整流板（75,76）の断面形状は、バッファー容器（71）の横断面を概ね占める程度の面積を有する円形や多角形に形成されてもよい。
【００８９】
また、上記整流板（75）の数量は、１つに限らず、２つ以上並列に隣接して設けるようにしてもよい。
【００９０】
また、上記バッファー容器（71）の形状は、円筒状に限られるものではない。つまり、上記バッファー容器（71）は、冷媒流れ方向に沿って延びる断面視矩形の筒状に形成してもよいし、冷媒の流路横断面積が入口側から出口側へ向かって漸次広がるいわゆる漸拡管状に形成してもよい。
【００９１】
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】
【００９２】
以上説明したように、本発明は、容積型膨張機を有する冷媒回路を備えた冷凍装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施形態に係る空調機を示す配管系統図である。
【図２】実施形態に係る膨張機構の要部を示すものであり、（Ａ）が横断面図、（Ｂ）が縦断面図である。
【図３】実施形態１に係るバッファー容器を示すものであり、（Ａ）が縦断面図、（Ｂ）が横断面図である。
【図４】実施形態に係る膨張機構の動作状態を示す横断面図である。
【図５】（Ａ）が膨張機構の吐出冷媒の流速および圧力を示す特性図であり、（Ｂ）が膨張機構の出口側で発生する振動の大きさを示す特性図である。
【図６】実施形態１の変形例に係るバッファー容器を示すものであり、（Ａ）が縦断面図、（Ｂ）が横断面図である。
【図７】実施形態２に係るバッファー容器を示すものであり、（Ａ）が縦断面図、（Ｂ）が横断面図である。
【図８】実施形態２の変形例に係るバッファー容器を示す縦断面図である。
【図９】実施形態３に係るバッファー容器を示す縦断面図である。
【図１０】実施形態３の変形例に係るバッファー容器を示す縦断面図である。
【図１１】（Ａ）が従来の膨張機構の吐出冷媒の流速および圧力を示す特性図であり、（Ｂ）が従来の膨張機構の出口側で発生する振動の大きさを示す特性図である。
【符号の説明】
【００９４】
10        空調機（冷凍装置）
20        冷媒回路
60        膨張機構（容積型膨張機）
71        バッファー容器（流路拡大部）
75,76     整流板（整流手段）
77        仕切板
【図１】
2006266636.tif 000003
【図２】
2006266636.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006266636.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006266636.tif 000009
【図８】
2006266636.tif 000010
【図９】
2006266636.tif 000011
【図１０】
2006266636.tif 000012
【図１１】
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