(57)【要約】【課題】  容積形流体機械において、作動流体の流入タイミングの制御を新たな部品を付加することなく且つ簡単な連通構造で可能とし、信頼性・組立性に優れた低コストのものとすること。【解決手段】  容積形流体機械は、円筒状内周面８ａおよび円筒孔部８ｂを備えるシリンダ８と、ローラ部１０ａおよびそのローラ部１０ａに一体に構成されたベーン部１０ｃを備える揺動ピストン１０と、ベーン部１０ｃを円筒孔部８ｂ内で両側面から挟み込み揺動自在に嵌装されたシュー１１と、クランク軸４とを備える。シリンダ８には、円筒孔部８ｂに開口する作動流体の流入通路８ｄ、８ｅが形成されている。シュー１１には、一側が流入通路８ｅとクランク軸４の所定の回転角で連通・遮断され且つ他側が円筒状内周面内に連通するように連通路１１ａ、１１ｂが形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動室を形成する円筒状内周面およびその外側に形成される円筒孔部を備え且つ両端面を端板により閉塞されるシリンダと、
前記円筒状内周面内に配置されるローラ部とそのローラ部に一体に構成された板状のベーン部とを備える揺動ピストンと、
その揺動ピストンのベーン部を前記円筒孔部内で両側面から挟み込み揺動自在に嵌装されたシューと、
前記ローラ部内に回転自在に嵌合する偏心部を備えたクランク軸とを有する膨張機を備えた容積形流体機械において、
前記円筒孔部に開口する前記シリンダに設けられた作動流体の流入通路と、
一側が前記流入通路と前記クランク軸の所定の回転角で連通・遮断され且つ他側が前記円筒状内周面内に連通するように前記シューに形成された連通路とを有する
ことを特徴とした容積形流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載の容積形流体機械において、前記シューを貫通する連通孔と、その連通孔のベーン側から前記シューの平面部に沿って延び前記円筒状内周面内に開口する連通溝とを備えて前記連通路を構成したことを特徴とする容積形流体機械。
【請求項３】
請求項１に記載の容積形流体機械において、前記シューを貫通する連通孔のみで前記連通路を形成したことを特徴とする容積形流体機械。
【請求項４】
請求項１に記載の容積形流体機械において、前記シューの円筒状内周面側端部を全幅にわたって切欠きを形成したことを特徴とする容積形流体機械。
【請求項５】
請求項４に記載の容積形流体機械において、前記シューを貫通する直線状の連通孔のみで前記連通路を形成すると共に、その連通孔を前記シューの切欠き面に開口させたことを特徴とする容積形流体機械。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の容積形流体機械において、前記膨張機を２気筒とし、各シリンダの端面を閉塞する端板を介して積層状に配置し、位相を１８０°程度異ならせたことを特徴とした容積形流体機械。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の容積形流体機械において、作動流体として二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルに接続されることを特徴とする容積形流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容積形流体機械に係り、特に冷凍サイクルを構成するための少なくとも膨張機を含む容積形流体機械として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルで用いられる膨張機としては、特開平８−８２２９６号公報（特許文献１）及び特開２００１−１５３０７７号公報（特許文献２）に記載のものが知られている。
【０００３】
この特許文献１のものは、ローリングピストン式膨張機で、シリンダの端面を閉塞する閉塞板と軸受との間に流入タイミングを制御する回転円板が設けられ、該回転円板には開口が形成され、駆動軸に固定されている。この回転円板の開口は駆動軸の回転に伴って回転し、閉塞板の冷媒吸入口と軸受の冷媒吸入通路とが所定のタイミングで連通するように構成され、冷媒がシリンダ内の膨張室に流入して膨張するようになっている。
【０００４】
特許文献２のものは、シリンダの端面を閉塞する閉塞部材と軸受との間に流入タイミングを制御する公転部材が設けられている。該公転部材には開口が形成され、駆動軸に連結されると共に自転阻止機構が設けられている。この公転部材の開口は駆動軸の回転に伴って公転し、閉塞板の冷媒吸入口と軸受の冷媒吸入通路とが所定のタイミングで連通するように構成され、冷媒がシリンダ内の膨張室に流入して膨張するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−８２２９６号公報
【特許文献２】特開２００１−１５３０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１の膨張機では、回転円板が駆動軸の回転に伴って回転するため摺動速度が大きく、機械摩擦損失が大きくなる問題があり、高効率化を図ることが難しかった。
【０００７】
また、上述した特許文献１、２の膨張機では、冷媒の流入タイミングを制御するために回転円板や公転部材といった新たな摺動部品を付加する必要があるため、構造が複雑になり信頼性や組立性、コストの面で好ましくなかった。
【０００８】
本発明の目的は、作動流体の流入タイミングの制御を新たな部品を付加することなく且つ簡単な連通構造で可能とし、信頼性・組立性に優れた低コストの容積形流体機械を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、作動室を形成する円筒状内周面およびその外側に形成される円筒孔部を備え且つ両端面を端板により閉塞されるシリンダと、前記円筒状内周面内に配置されるローラ部とそのローラ部に一体に構成された板状のベーン部とを備える揺動ピストンと、その揺動ピストンのベーン部を前記円筒孔部内で両側面から挟み込み揺動自在に嵌装されたシューと、前記ローラ部内に回転自在に嵌合する偏心部を備えたクランク軸とを有する膨張機を備えた容積形流体機械において、前記円筒孔部に開口する前記シリンダに設けられた作動流体の流入通路と、一側が前記流入通路と前記クランク軸の所定の回転角で連通・遮断され且つ他側が前記円筒状内周面内に連通するように前記シューに形成された連通路とを有する構成にしたことにある。
【００１０】
前記本発明において、より好ましくは次の構成としたことにある。
（１）前記シューを貫通する連通孔と、その連通孔のベーン側から前記シューの平面部に沿って延び前記円筒状内周面内に開口する連通溝とを備えて前記連通路を構成したこと。
（２）前記シューを貫通する連通孔のみで前記連通路を形成したこと。
（３）前記シューの円筒状内周面側端部を全幅にわたって切欠きを形成したこと。
（４）前記シューを貫通する連通孔のみで前記連通路を形成すると共に、その連通孔を前記シューの切欠き面に開口させたこと。
（５）前記膨張機を２気筒とし、各シリンダの端面を閉塞する端板を介して積層状に配置し、位相を１８０°程度異ならせたこと。
（６）作動流体として二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルに接続されること。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、一側が作動流体の流入通路と前記クランク軸の所定の回転角で連通・遮断され且つ他側が円筒状内周面内に連通するように連通路をシューに形成したので、作動流体の流入タイミングの制御を新たな部品を付加することなく且つ簡単な連通構造で可能とし、信頼性・組立性に優れた低コストの容積形流体機械を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい例によれば、シューを貫通する連通孔と、その連通孔のベーン側からシューの平面部に沿って延び作動室に開口する連通溝とを備えて連通路を構成したので、単純な形状の連通孔と連通溝とすることができ、この点からも構造の簡略化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい例によれば、シューを貫通する連通孔のみで連通路を形成しているので、作動流体が液とガスとの２相状態で連通路に流入しても、シューとベーン部との摺動部の潤滑材に悪影響を与えることなく作動室に供給することができる。従って、この点からも、信頼性の向上を図ることができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい例によれば、シューの作動室側端部を全幅にわたって切欠きを形成しているので、ベーン部をシューの作動室側端部に衝突することなく大きく突き出させることができ、揺動ピストンの揺動角を大きくすることができる。これによって、シリンダの流入通路とシューの連通路との連通面積を拡大でき、流入抵抗を低減して効率の向上を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい例によれば、シューを貫通する直線状の連通孔のみで連通路を形成すると共に、その連通孔をシューの切欠き面に開口させているので、作動流体の流入タイミングの制御をより一層簡単な連通構造で可能としている。
【００１６】
また、本発明の好ましい例によれば、膨張機を２気筒とし、各シリンダの端面を閉塞する端板を介して積層状に配置し、位相を１８０°程度異ならせているので、２つの膨張機でクランク軸一回転中の発生トルク変化が干渉し合って小さくなることからクランク軸の速度変動も小さくなり、スムーズな回転を実現すると共に膨張機の自立起動性をより向上することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の好ましい例によれば、冷凍サイクルに膨張機を備えた容積形流体機械を接続することにより冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）向上を図ることができ、地球環境保全の点で優れている二酸化炭素を作動流体として用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の複数の実施形態を、図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１９】
本発明の第１実施形態を、図１〜図７に基づいて説明する。
【００２０】
まず、本実施形態の容積形流体機械の全体に関して図１〜図３を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係わる容積形流体機械の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００２１】
容積形流体機械１は、冷凍サイクルにおける作動流体の膨張エネルギーを機械エネルギーに変換する膨張機２と、この変換された機械エネルギーにより仕事をする容積形ブロワ（圧縮機）３とを備えて構成されている。膨張機２と容積形ブロワ３とは積層して配置され、クランク軸４を介して連結されると共に、密閉容器５内に収納されている。
【００２２】
膨張機２は、仕切り板６を挟んで１８０°位相が異なる２気筒の揺動ピストン式膨張機となっている。その一方は膨張機クランク軸４の軸支持を兼ねた膨張機主軸受７と仕切り板６とにより膨張機シリンダ８の両端開口部が閉塞され、他方はクランク軸４の軸支持を兼ねた膨張機副軸受９と仕切り板６により膨張機シリンダ８の両端開口部が閉塞されており、どちらも基本的な膨張動作は同様である。膨張機主軸受７、仕切り板６および膨張機副軸受９は、それぞれのシリンダ８の両端開口部を閉鎖する端板をこうせいするものである。
【００２３】
シリンダ８には中央部に円筒状内周面８ａが形成されている。クランク軸４には、シリンダ８の円筒状内周面８ａにあたる部分に偏芯部４ａが形成されており（２気筒であるため偏芯部は２個所あり、位相は１８０°ずれている）、揺動ピストン１０のローラ部１０ａの軸受メタル１０ｂが嵌合された円筒状内周面が回転可能に嵌入されている。ローラ部１０ａの円筒状外周面には板状のベーン部１０ｃが一体で形成されている。
【００２４】
シリンダ８の円筒状内周面８ａで形成される作動室の外側には円筒状内周面８ａの中心軸と平行な中心軸を持つ円筒孔部８ｂが形成されている。円筒孔部８ｂのシリンダ８中心側はシリンダ８の円筒状内周面８ａに連通され、円筒孔部８ｂの反対側は円筒孔部８ｂの外側に設けた逃げ孔部８ｃに連通されている。揺動ピストン１０のベーン部１０ｃは円筒孔部８ｂに挿入され、逃げ孔部８ｃに出入りされる。ベーン部１０ｃと円筒孔部８ｂとの間にはベーン部１０ｃの平面部に摺動可能に当接する平面部と円筒孔部８ｂの円筒面部に摺動可能に当接する円筒面部とを有するシュー１１がベーン部１０ｃを挟み込む形に組込まれている。
【００２５】
この結果、ベーン部１０ｃは円筒孔部８ｂの中心軸を通る往復運動と中心軸廻りの揺動運動を行う。シュー１１の円筒状内周面側端部には、全幅にわたって切欠き１１ｃが形成されているので、ベーン部１０ｃをシュー１１の作動室側端部に衝突することなく大きく突き出させることができ、揺動ピストンの揺動角を大きくすることができる。これによって、シリンダ８の流入通路とシュー１１の連通路との連通面積を拡大でき、流入抵抗を低減して効率の向上を図ることができる。ベーン部１０ｃの先端部は逃げ孔部８ｃの中で運動し、シリンダ８と干渉することはない。
【００２６】
作動流体は、密閉容器５に取付けられた流入パイプ１２から仕切り板６に流入し、分岐部６ａで２つの膨張機に分岐され、それぞれシリンダ８の流入通路に導かれる。この流入通路は、流入パイプ１２に連通する流入孔８ｄと、その流入孔８ｄに連通され円筒孔部８ｂに開口する流入溝８ｅとを有して構成されている。
【００２７】
作動流体の流入タイミングの調整は、この分岐部６ａからシリンダ８の流入通路の流入孔８ｄを通って入ってくる高圧の作動流体を、この流入孔８ｄから円筒孔部８ｂに向かって形成された流入溝８ｅと、流入通路側のシュー１１に形成された連通路との連通状態を設定することにより容易に実現される（詳細後述）。この連通路は、シュウー１１にのみ形成され、ベーン部１０ｃには形成されていない。これによって、ベーン部１０ｃに形成するものと比較して、簡単な連通構造とすることができると共に、ベーン部１０ｃの強度を増大でき、信頼性の向上を図ることができる。また、この連通路は、シュー１１を貫通する連通孔１１ａと、その連通孔１１ａのベーン側からシュー１１の平面部に沿って延び前記円筒状内周面内に開口する連通溝１１ｂとを備えて構成されている。これによって、連通孔１１ａおよび連通溝１１ｂを単純な形状、例えば直線状で形成することが可能となり、安価に製作することができる。
【００２８】
膨張された作動流体は、流出切欠き８ｆを通って仕切り板６の合流部６ｂで他方の膨張機から流出された作動流体と合流し、密閉容器５に取付けられた流出パイプ１３から外部の冷凍サイクルに流出される。以上のような構成からなる膨張機２と膨張機主軸受７及び副軸受９、そして仕切り板６は積層上に積み重ねられた状態で膨張機締め付けボルト１４によって組み立て固定され、仕切り板６外周部で密閉容器５の内周に嵌合固定されている。
【００２９】
一方、容積形ブロワ（圧縮機）３は、圧縮機クランク軸１５の軸支持を兼ねた圧縮機主軸受１６と圧縮機副軸受１７により圧縮機シリンダ１８の両端開口部が閉塞されている。シリンダ１８には中央部に円筒状内周面１８ａが形成されている。クランク軸には、シリンダ１８の円筒状内周面１８ａにあたる部分に偏芯部１５ａが形成されており、円筒状のローラ１９の軸受メタル１９ａが嵌合された円筒状内周面が回転可能に嵌入されている。ローラ１９の円筒状外周面には板状のベーン２０がベーンスプリング２０ａにより押圧されており、このベーンスプリング２０ａはスプリング台２０ｂで固定されている。
【００３０】
シリンダ１８の円筒状内周面１８ａの外側には、このベーン２０が往復摺動可能なベーン溝１８ｂとシリンダ１８とベーン２０の干渉を防ぐ逃げ孔部１８ｃ及びベーンスプリング２０ａの他端部が嵌入して装着されるスプリング孔部１８ｄが形成されている。また、密閉容器５に取付けられた吸入パイプ２１は、シリンダ１８の吸入通路１８ｅと接続しており、吸入パイプ２１から吸込まれた冷媒ガスは、吸入通路１８ｅを通ってシリンダ１８内に導入される。そして、その冷媒ガスは、クランク軸１５の回転によってローラ１９がシリンダ１８の円筒状内周面１８ａに沿って偏芯回転運動をすることにより移動し、シリンダ１８の円筒状内周面１８ａの一部を切欠く形に形成された吐出切欠き１８ｆを通り、圧縮機副軸受に形成された吐出ポート１７ａを介して密閉容器５の上部に取付けられた吐出パイプ２２から外部の冷凍サイクルに流出する。
【００３１】
以上のような構成からなる容積形ブロワ（圧縮機）３と圧縮機主軸受１６及び副軸受１７は積層状に積み重ねられた状態で圧縮機締め付けボルト２３により膨張機主軸受に組み立て固定されている。
【００３２】
密閉容器５の底部には潤滑油２４が貯溜されており、膨張機２及び容積形ブロワ３の大部分がこの潤滑油２４中に浸漬した状態のため各摺動部に油供給路を通じて容易に潤滑油を導くことができるが、さらに軸受摺動部（膨張機クランク軸４と圧縮機クランク軸１５の各軸受部）に強制的に給油するため、クランク軸４の下端部に給油ピース２５を装着し、クランク軸４内に形成した給油通路４ｂを通してクランク軸４の回転による遠心ポンプ作用で膨張機２の各軸受摺動部に潤滑油を供給するようになっている。さらに、膨張機クランク軸４と圧縮機クランク軸１５はキー２６によって連結され、軸間の隙間をＯリング２７でシールすることで、クランク軸１５内に形成した給油通路１５ｂまで潤滑油を導き、圧縮機３の各軸受摺動部に潤滑油を供給できる構造になっている。
【００３３】
回転系のバランスは、圧縮機クランク軸１５の上端部と、膨張機クランク軸４と圧縮機クランク軸１５の連結部分の２個所に取付けられたバランスウェイト２８によってとられ、クランク軸１５上端部のバランスウェイト２８の周囲はバランスウェイトカバー２９で囲まれている。
【００３４】
次に、上述した第１実施形態における膨張機２の動作を図４および図５を参照しながら説明する。図４は第１実施形態の膨張機のクランク軸回転角ごとの作動状態を示す動作図、図５は第１実施形態の膨張機の容積変化特性図である。
【００３５】
図４はクランク軸回転角９０°毎のシリンダ８内における揺動ピストン１０の位置関係を示したものである。図４において、揺動ピストン１０のベーン部１０ｃが上死点位置（ベーン部が最もシリンダ８の外周部に突き出した状態）を回転角θの０°とし、クランク軸４は時計廻りに回転する。まず、回転角０°の状態では、シリンダ８の流入溝８ｅとシュー１１の連通孔１１ａとは連通しておらず、蒸気圧縮冷凍サイクルの膨張過程入口にある高圧の作動流体はシリンダ８内への流入を遮断された状態にある。
【００３６】
一方、シリンダ８の流出切欠き８ｆはシリンダ８の作動室内に連通しているため、作動流体は膨張過程出口にあたる低圧の圧力状態になっている。この状態からクランク軸４が時計廻りに回転すると（本実施形態の容積形流体機械１の起動法については後述する）、ローラ部１０ａがクランク軸に対して公転してベーン部１０ｃが傾き、シュー１１が揺動するためシリンダ８の流入溝８ｅとシュー１１の連通孔１１ａとが連通を開始するため、高圧の作動流体がシリンダ８内に流入しはじめ、シリンダ８内の圧力差によりクランク軸４を時計廻りに回転される機械エネルギーが発生する。回転角９０°の状態では、シュー１１の揺動によりシリンダ８の流入溝８ｅとシュー１１の連通孔１１ａの連通部分の流路面積も拡大するため作動流体の流入が促進される。さらに９０°回転した回転角１８０°の状態は、シリンダ８の流入溝８ｅとシュー１１の連通孔１１ａとの連通が遮断された直後で、膨張機における作動流体の流入完了状態である。
【００３７】
この状態でクランク軸４が時計廻りに回転すると、高圧の作動流体の流入が遮断された状態で作動室の容積が拡大することから、作動流体は膨張し機械エネルギーを発生する。回転角２７０°の状態では、シュー１１が回転角９０°の状態とは反対方向に揺動運動するため、シリンダ８の流入溝８ｅとシュー１１の連通孔１１ａとの連通は遮断された状態で、作動流体はさらに膨張して機械エネルギーを発生し続ける。さらに回転が進むと、クランク軸回転角が３１７°でシリンダ８の流出切欠き８ｆはシリンダ８内の膨張作動室に連通し、作動流体が流出された後、最初の回転角０°の状態になる。以上の動作を繰り返すことにより、作動流体の持つ膨張エネルギーが機械エネルギーに変換されることになる。
【００３８】
図５は本実施形態の膨張機の容積変化特性図であり、横軸はクランク軸回転角θ、縦軸は膨張機の理論容積（最大）Ｖthと膨張作動室容積Ｖの比をとっている。また、本実施形態の膨張機２の設計容積比Ｖrexは、高圧の作動流体が流入する容積（流入完了容積）をＶi、膨張終了容積（流出開始容積）をＶoとすると、Ｖrex＝Ｖo／ＶIで表される。図５から、本実施形態の膨張機２の設計容積比Ｖrexは、Ｖrex＝０．９８／０．４４＝２．２３であることが分かる。また、図４と図５から、シリンダ８の流入溝８ｅ、またはシュー１１の吸入孔１１ａの幅寸法及び位置を調整することにより、流入開始と流入完了となるクランク角すなわち流入完了容積が容易に変更できるとともに、流出切欠き８ｆの位置により流出開始容積も変更できることから、設計容積比Ｖrexも容易に設計変更可能であり、スクリュー式やスクロール式等の固有の設計容積比が組込まれた膨張機に比べて、設計対応が容易であるばかりではなく大幅な小型・低コスト化が図れる。
【００３９】
次に、本実施形態の容積形流体機械１を組込んだ冷凍サイクルについて図６および図７を参照しながら説明する。図６は本発明の第１実施形態に係わる容積形流体機械を備えた冷凍サイクルの模式図、図７は作動流体として自然冷媒である二酸化炭素（Ｒ７４４）を使用した場合について、モリエル線図上に表した本実施形態の容積形流体機械を備えた冷凍サイクル図である。
【００４０】
なお、冷媒としての二酸化炭素（Ｒ７４４）は、自然冷媒であり地球温暖化係数（ＧＷＰ）もフロン系冷媒の数千分の一と小さく、地球環境保全の点で優れている。反面、高圧冷媒でモリエル線図上の理論ＣＯＰ（成績係数）が低いという欠点があるが、Ｒ７４４は膨張過程の損失がフロン系冷媒に比べて大きいことから、この膨張過程の動力を回収することによりＣＯＰの大幅な改善が可能と期待されており、高効率で信頼性の高い膨張機を備えた容積形流体機械の開発が冷媒Ｒ７４４システム実用化の鍵を握ると考えられている。もちろん、フロン系冷媒のシステムでも改善比率は小さくなるがＣＯＰ向上が図れる。ここでは冷媒Ｒ７４４を例に挙げて説明する。
【００４１】
図６、図７において、図１から図３と同一符号を付したものは同一部品であり同一の作用をなし、本実施形態の容積形流体機械１を放熱器（ガスクーラ）３１と蒸発器３２の間に備えた冷凍（冷蔵）システム３０が示されている。３３はこの冷凍（冷蔵）システム３０の主圧縮機、３４は主圧縮機を動作するモータ、３５は膨張機前段膨張弁、３６は流量調整用膨張弁である。
【００４２】
冷媒の流れとしては、モータ３４によって動作する主圧縮機３３から吐出された高温・高圧冷媒（図７モリエル線図上の点Ｃの状態）は、ガスクーラ３１に入って放熱し温度低下する。このガスクーラ３１から出た冷媒（図７の点Ｄ）は本実施形態の容積形流体機械１の膨張機２に流入パイプ１２を通って入り、前述の図４で示した膨張動作を行って膨張エネルギーを機械エネルギーに変換し、流出パイプ１３から低温・低圧の気液二相冷媒（図７の点Ｅ）となって流出される。膨張機２を出た冷媒は蒸発器３２に入って吸熱ガス化し、本実施形態の容積形流体機械１の容積形ブロワ（圧縮機）３に吸入パイプ２１を通って吸込まれ、（図７の点Ａ）、この容積形ブロワ３内で若干昇圧されて吐出パイプ２２から吐出される（図７の点Ｂ）。
【００４３】
容積形ブロワ３から吐出された冷媒ガスは主圧縮機３３に戻って再び圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。以上のサイクルが繰り返され冷凍（冷蔵)作用をなす。なお、膨張機前段膨張弁３５は膨張機２の前段に取付けられており、膨張機２では高圧の冷媒を膨張しきれない不足膨張の状態を解消する。
【００４４】
ここで、膨張弁３５を膨張機２の後ではなく前に取付けたのは、図７のＤ−Ｅで表される等エントロピ線でも分かるように、膨張過程の損失が低圧状態よりも高圧状態の方が小さいからである。また、流量調整用膨張弁３６は、膨張機２をバイパスする回路に取付けられサイクルの運転条件変化時の流量（圧力）調整等を行う。本実施形態の容積形流体機械１を備えることにより、膨張過程が等エントロピ変化（Ｄ−Ｅ）となり、膨張機を持たない場合の等エントロピ変化（破線で図示）と比べ、Δｈexだけ冷凍効果が増えて容積形ブロワを駆動することで動力回収することにより、単位質量のガスを圧縮するのに必要な仕事がΔｈadからΔｈad'に減少し、ＣＯＰを向上することが可能となる。
【００４５】
本実施形態の容積形流体機械１の起動法は、モータ３４で主圧縮機３３を起動することにより、最初に容積形ブロワ３の吐出パイプ２２側が負圧になって圧縮機クランク軸１５を回転するトルクが発生し、ついで膨張機クランク軸４にトルクが伝達した後、膨張機２の流入パイプ１２に圧力が作用し膨張機２を回転駆動するようになることから自立起動が可能であるが、必要に応じてモータ等の起動装置を付属させることもできる。
【００４６】
次に、本発明の第２実施形態を図８に基づいて説明する。図８は本発明の第２実施形態に係わる容積形膨張機におけるクランク軸回転角ごとの作動流体の流入・流出状態（流入完了、流出開始）を示した動作図である。この第２実施形態は、次に述べる通り第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一である。
【００４７】
この第２実施形態の膨張機は、ガスだけでなく、超臨界、液、ガス液二相状態の冷媒をも作動流体の対象としている。特に作動流体に液冷媒が混在して流入する場合に、第１実施形態では液冷媒がシュー１１と揺動ピストン１０のベーン部１０ｃとの摺動部に接触して潤滑油を洗い流してしまうおそれがあった。そこで、第２実施形態では、シュー１１の連通路が直線状の連通孔１１ａのみで形成すると共に、この連通孔１１ａを、シュー１１の平面部に開口することなく（換言すれば、シュー１１の平面部とベーン部１０ｃとの摺動部に開口することなく）、シュー１１の切欠き１１ｃの傾斜面に開口するようにしたものである。
【００４８】
この第２実施形態の構成によれば、流入通路８ｄ、８ｅから連通孔１１ａに液冷媒が混在した作動冷媒が流入しても、シュー１１とベーン部１０ｃとの摺動部を通ることなくこれを迂回してシリンダ８の円筒状内周面内に供給されるので、シュー１１とベーン部１０ｃとの摺動部の潤滑油を洗い流すことがなく、その摺動部の高い潤滑性を維持することができる。これによって、容積形流体機械の信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる容積形流体機械の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】第１実施形態の膨張機のクランク軸回転角ごとの作動状態を示す説明図である。
【図５】第１実施形態の膨張機の容積変化特性図である。
【図６】第１実施形態に係わる容積形流体機械を備えた冷凍サイクルの模式図である。
【図７】図６の冷凍サイクルのモリエル線図である。
【図８】本発明の第２実施形態の容積形流体機械の動作状態の説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…容積形流体機械、２…膨張機、３…容積形ブロワ、４…膨張機クランク軸、４ａ…偏芯部、４ｂ…給油通路、５…密閉容器、６…仕切り板、６ａ…分岐部、６ｂ…合流部、７…膨張機主軸受、８…膨張機シリンダ、８ａ…円筒状内周面、８ｂ…円筒孔部、８ｃ…逃げ孔部、８ｄ…流入孔、８ｅ…流入溝、８ｆ…流出切欠き、９…膨張機副軸受、１０…揺動ピストン、１０ａ…ローラ部、１０ｂ…軸受メタル、１０ｃ…ベーン部、１１…シュー、１１ａ…連通孔、１１ｂ…連通溝、１２…流入パイプ、１３…流出パイプ、１４…膨張機締め付けボルト、１５…圧縮機クランク軸、１５ａ…偏芯部、１５ｂ…給油通路、１６…圧縮機主軸受、１７…圧縮機副軸受、１７ａ…吐出ポート、１８…圧縮機シリンダ、１８ａ…円筒状内周面、１８ｂ…ベーン溝、１８ｃ…逃げ孔部、１８ｄ…スプリング孔部、１８ｅ…吸入通路、１８ｆ…吐出切欠き、１９…ローラ、１９ａ…軸受メタル、２０…ベーン、２０ａ…ベーンスプリング、２０ｂ…スプリング台、２１…吸入パイプ、２２…吐出パイプ、２３…圧縮機締め付けボルト、２４…潤滑油、２５…給油ピース、２６…キー、２７…Ｏリング、２８…バランスウェイト、２９…バランスウェイトカバー、３０…冷凍（冷蔵）システム、３１…放熱器（ガスクーラ）、３２…蒸発器、３３…主圧縮機、３４…モータ、３５…膨張機前段膨張弁、３６…流量調整用膨張弁。
【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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