(57)【要約】【課題】吸入制御部材の第１閉塞部材への押付力を低減させることができるロータリ式膨張機を提供する【解決手段】ロータリ式膨張機４Ａは、作動室４３を閉塞する第１閉塞部材４６および第２閉塞部材４９を備えている。第１閉塞部材４６には、作動室４３と反対側を向く受圧面４６ｂから作動室４３に延びるように吸入孔４ａが設けられている。吸入孔４ａは、シャフト８１Ａの回転に伴って受圧面４６ｂ上を摺動する吸入制御部材４８によって開閉される。吸入制御部材４８の摺動面４８ｄと第１閉塞部材４６の受圧面４６ｂの一方には、他方で覆われて吸入制御部材４８および第１閉塞部材４６で囲まれる圧力室を形成するとともに膨張前の作動流体で満たされる吸入空間４０と連通する凹部４０ａが設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入孔から吸入した作動流体を膨張させて吐出孔から吐出するロータリ式膨張機であって、
偏心部を有するシャフトと、
前記偏心部に嵌合するピストンと、
前記ピストンを収容するシリンダと、
前記ピストンと前記シリンダとの間に形成される作動室を吸入側と吐出側とに仕切る仕切り部材と、
前記作動室を前記シャフトの軸方向の一方から閉塞する第１閉塞部材であって、前記作動室と反対側を向く受圧面を有し、前記吸入孔が前記受圧面から前記作動室に延びるように設けられた第１閉塞部材と、
前記作動室を前記シャフトの軸方向の他方から閉塞する第２閉塞部材と、
前記受圧面と共に膨張前の作動流体で満たされる吸入空間に面するように配置され、前記シャフトの回転に伴って前記受圧面上を摺動することにより前記吸入孔を開閉する吸入制御部材と、を備え、
前記吸入制御部材における前記受圧面と接する摺動面と前記第１閉塞部材の前記受圧面の一方には、他方で覆われて前記吸入制御部材および前記第１閉塞部材で囲まれる圧力室を形成するとともに前記吸入空間と連通する凹部が設けられている、ロータリ式膨張機。
【請求項２】
前記吸入制御部材は、前記シャフトと共に回転するように前記シャフトに固定されており、前記吸入孔を遮蔽する遮蔽部および前記吸入孔を露出させる開口を有している、請求項１に記載のロータリ式膨張機。
【請求項３】
前記凹部は、前記開口よりも内側に、前記シャフトの軸心を中心とするリング状に設けられている、請求項２に記載のロータリ式膨張機。
【請求項４】
前記吸入制御部材または前記第１閉塞部材には、前記凹部と前記吸入空間とを連通する連通路が設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータリ式膨張機。
【請求項５】
前記凹部は、前記吸入制御部材に、前記開口と連続するように設けられている、請求項２または３に記載のロータリ式膨張機。
【請求項６】
前記吸入制御部材の前記摺動面と前記第１閉塞部材の前記受圧面の少なくとも一方には、硬質皮膜処理が施されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のロータリ式膨張機。
【請求項７】
前記吸入制御部材の前記摺動面と前記第１閉塞部材の前記受圧面の少なくとも一方には、固体潤滑剤が塗布されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のロータリ式膨張機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリ式膨張機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１つのピストンを偏心回転運動させて作動流体を膨張させるロータリ式膨張機が知られている。このようなロータリ式膨張機では、吸入孔が開閉されることにより作動室への吸入行程と作動室での膨張行程とが実行される。例えば特許文献１には、図１２（ａ）に示すようなロータリ式膨張機１００が開示されている。
【０００３】
このロータリ式膨張機１００は、偏心部１１２を有するシャフト１１１と、偏心部１１２に嵌合するピストン１２２と、ピストン１２２を収容するシリンダ１２１とを備えている。そして、シリンダ１２１の内周面とピストン１２２の外周面との間には三日月状の作動室１２３が形成されている。作動室１２３は、図略の仕切り部材により、吸入側と吐出側とに仕切られている。
【０００４】
さらに、ロータリ式膨張機１００は、作動室１２３をシャフト１１１の軸方向の一方から閉塞する第１閉塞部材１２４と、作動室１２３をシャフト１１１の軸方向の他方から閉塞する第２閉塞部材１２５とを備えている。また、第１閉塞部材１２４の上には軸受部材１２６が積層されており、この軸受部材１２６には、膨張前の作動流体を流通させる吸入路１２７が設けられている。
【０００５】
第１閉塞部材１２４には、吸入路１２７から作動室１２３に作動流体を導入する吸入孔１０１が設けられている。この吸入孔１０１は、第１閉塞部材１２４と軸受部材１２６の間に配置された回転板１３０によって開閉される。回転板１３０は、図１２（ｂ）に示すように、吸入孔１０１を遮蔽する遮蔽部１３２と吸入孔１０１を露出させる開口１３１を有しており、第１閉塞部材１２４上を摺動しながらシャフト１１１と共に回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−８２２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図１２（ａ）に示すロータリ式膨張機１００では、第１閉塞部材１２４の軸受部材１２６側の面に、回転板１３０の厚さよりも少し深く窪む段差部が設けられ、この段差部内に回転板１３０が配置されている。しかしながら、このような構成では、回転板１３０と軸受部材１２６との間に膨張前の高圧の作動流体が入り込んでしまい、その作動流体によって回転板１３０が第１閉塞部材１２４に押し付けられてしまう。これにより、回転板１３０と第１閉塞部材１２４の間の摩擦力が増大し、回転板１３０を回転させるのに要する力が増大する。その結果、例えばロータリ式膨張機１００が膨張する作動流体から動力を回収する用途に用いられる場合には、回収できる動力が減少する。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、吸入制御部材の第１閉塞部材への押付力を低減させることができるロータリ式膨張機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、吸入孔から吸入した作動流体を膨張させて吐出孔から吐出するロータリ式膨張機であって、偏心部を有するシャフトと、前記偏心部に嵌合するピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記ピストンと前記シリンダとの間に形成される作動室を吸入側と吐出側とに仕切る仕切り部材と、前記作動室を前記シャフトの軸方向の一方から閉塞する第１閉塞部材であって、前記作動室と反対側を向く受圧面を有し、前記吸入孔が前記受圧面から前記作動室に延びるように設けられた第１閉塞部材と、前記作動室を前記シャフトの軸方向の他方から閉塞する第２閉塞部材と、前記受圧面と共に膨張前の作動流体で満たされる吸入空間に面するように配置され、前記シャフトの回転に伴って前記受圧面上を摺動することにより前記吸入孔を開閉する吸入制御部材と、を備え、前記吸入制御部材における前記受圧面と接する摺動面と前記第１閉塞部材の前記受圧面の一方には、他方で覆われて前記吸入制御部材および前記第１閉塞部材で囲まれる圧力室を形成するとともに前記吸入空間と連通する凹部が設けられている、ロータリ式膨張機を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成によれば、吸入制御部材と第１閉塞部材とで囲まれる圧力室内に膨張前の作動流体を導くことができるので、この作動流体により吸入制御部材と第１閉塞部材とに双方を離間させる力を作用させることができる。これにより、吸入空間内の作動流体により吸入制御部材が第１閉塞部材に押し付けられる押付力を低減させることができ、吸入制御部材を小さな力で動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロータリ式膨張機を用いた流体機械の縦断面図
【図２】図１のII−II線断面図
【図３】図１のIII−III線断面図
【図４】図１を拡大した、本発明の第１実施形態に係るロータリ式膨張機の部分的な縦断面図
【図５】（ａ）は本発明の第１実施形態で採用された吸入制御部材を下側から見た斜視図、（ｂ）は同吸入制御部材を上側から見た斜視図
【図６】本発明の第２実施形態に係るロータリ式膨張機の部分的な縦断面図
【図７】本発明の第３実施形態に係るロータリ式膨張機の部分的な縦断面図
【図８】本発明の第４実施形態に係るロータリ式膨張機の部分的な縦断面図
【図９】本発明の第５実施形態に係るロータリ式膨張機の部分的な縦断面図
【図１０】本発明の第５実施形態で採用された吸入制御部材および第１閉塞部材を下側から見た斜視図
【図１１】図１に示す流体機械が組み込まれた冷凍サイクル装置の構成図
【図１２】（ａ）は従来のロータリ式膨張機の縦断面図、（ｂ）は同ロータリ式膨張機に用いられる回転板およびシャフトの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施形態によって限定されるものではない。
【００１３】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係るロータリ式膨張機４Ａを用いた流体機械８を示す。この流体機械８は、ロータリ式膨張機４Ａ（以下、単に「膨張機４Ａ」という。）と、ロータリ式圧縮機６（以下、単に「圧縮機６」という。）と、これら４Ａ，６を収容する密閉容器８０とを備えている。流体機械８では、膨張機４Ａのシャフト８１Ａと圧縮機６のシャフト８１Ｂとがそれらの軸心が同一直線上に並ぶように一体化されており、膨張機４Ａで回収された動力によって圧縮機６が駆動される。
【００１４】
本実施形態では、シャフト８１Ａ，８１Ｂが鉛直方向に延びていて、膨張機４Ａが密閉容器８０内の下部に配置され、圧縮機６が密閉容器８０内の上部に配置されている。ただし、膨張機４Ａと圧縮機６の位置関係は上下逆になっていてもよいし、シャフト８１Ａ，８１Ｂが横方向に延びていて、膨張機４Ａと圧縮機６とが横方向に並んでいてもよい。
【００１５】
密閉容器８０内には、潤滑油が圧縮機６の上方に油面が位置する程度に充填されている。シャフト８１Ａ，８１Ｂには、シャフト８１Ａ，８１Ｂを軸方向に貫通するとともに後述する偏心部８１ｂ，８１ｃの外周面などに開口する給油路８１ａが形成されている。この給油路８１ａを経由して、密閉容器８０内の潤滑油が、膨張機４Ａや圧縮機６の摺動部等に供給される。
【００１６】
流体機械８は、図１１に示すような冷凍サイクル装置１に組み込まれる。すなわち、主圧縮機２、放熱器３、膨張機４Ａ、蒸発器５、および作動流体を予備的に昇圧する副圧縮機としての圧縮機６が第１〜第５流路（配管）７ａ〜７ｅによってこの順に接続され、これにより作動流体（冷媒）を循環させる作動流体回路７が構成される。作動流体としては、例えば、二酸化炭素や代替フロンを用いることができる。なお、図１１に示す冷凍サイクル装置１では、作動流体の圧力によって流体機械８を容易に自立起動させるための構成として、蒸発器５および圧縮機６を迂回する第１バイパス路９１と、膨張機４および蒸発器５を迂回する第２バイパス路９２とが設けられている。
【００１７】
＜圧縮機＞
圧縮機６は、圧縮機吸入孔６ａから吸入した作動流体を昇圧して圧縮機吐出孔６ｂから吐出する。具体的に、圧縮機６は、図２に示すように、偏心部８１ｃを有するシャフト８１Ｂと、偏心部８１ｃに嵌合する圧縮機ピストン６２と、圧縮機ピストン６２を収容する圧縮機シリンダ６１とを有している。圧縮機シリンダ６１は、中心軸がシャフト８１Ｂの軸心と一致する円筒面を形成する内周面を有しており、圧縮機ピストン６２は、シャフト８１Ｂの回転に伴って圧縮機シリンダ６１の内周面に沿って偏心回転運動する。すなわち、圧縮機シリンダ６１の内周面と圧縮機ピストン６２の外周面との間には三日月状の圧縮機作動室６３が形成されている。
【００１８】
圧縮機作動室６３は、圧縮機仕切り部材６４により、吸入側６３ａと吐出側６３ｂとに仕切られている。吸入側６３ａの圧縮機仕切り部材６４と隣接する部分には圧縮機吸入孔６ａが開口しており、吐出側６３ｂの圧縮機仕切り部材６４と隣接する部分には圧縮機吐出孔６ｂが開口している。
【００１９】
圧縮機仕切り部材６４は、板状をなしており、圧縮機シリンダ６１に設けられた溝６１ａに往復自在に挿入されている。溝６１ａは、シャフト８１の軸心を通る直線上で圧縮機作動室６３に開口している。溝６１ａの底部と圧縮機仕切り部材６４との間には、圧縮機仕切り部材６４を圧縮機ピストン６２の外周面に押圧する付勢手段６５が配置されている。
【００２０】
付勢手段６５は、例えば、圧縮コイルばねによって構成することができる。また、付勢手段６５は、圧縮機仕切部材６４の後端と溝６１ａの底部との間の背面空間を密閉空間とした所謂ガスばね等であってもよい。勿論、付勢手段６５を、圧縮コイルばねやガスばね等の複数種類のばねにより構成してもよい。なお、圧縮機ピストン６２と圧縮機仕切部材６４とが一体とされていて、付勢手段６５を有しない構成でも構わない。
【００２１】
また、圧縮機６は、図１に示すように、圧縮機作動室６３を膨張機４と反対側から閉塞する第１閉塞部材６６と、第１閉塞部材４６の上方に配置されたカバー部材６７と、圧縮機作動室６３を膨張機４側から閉塞する第２閉塞部材４９とを有している。
【００２２】
第１閉塞部材６６は、シャフト８１Ｂの上部を回転可能に支持する軸受部材としての機能も備えている。圧縮機シリンダ６１、第１閉塞部材６６およびカバー部材６７は、第２閉塞部材４９の上にこの順に積層されている。そして、圧縮機シリンダ６１に、密閉容器８０を貫通する吸入管８４が接続されており、第１閉塞部材６６に、密閉容器８０を貫通する吐出管８５が接続されている。
【００２３】
第１閉塞部材６６および第２閉塞部材４９は、共にシャフト８１Ｂの軸方向に扁平な円盤状をなしており、第１閉塞部材６６の中心をシャフト８１Ｂが貫通し、第２閉塞部材４９の中心をシャフト８１Ｂ，８１Ａが貫通している。カバー部材６７も、シャフト８１Ｂの軸方向に扁平な円盤状をなしており、その中心にはシャフト８１Ｂの上端部を露出させる開口が設けられている。図例では、圧縮機シリンダ６１に圧縮機吸入孔６ａが設けられ、第１閉塞部材６６に圧縮機吐出孔６ｂが設けられている。
【００２４】
圧縮機吸入孔６ａは、圧縮機シリンダ６１を横向きに貫通しており、圧縮機シリンダ６１の内周面に略円形に開口しているとともに吸入管８４と連通している。すなわち、図１１に示す蒸発器５からの低圧の作動流体は、吸入管８４を介して、圧縮機吸入孔６ａから圧縮機作動室６３の吸入側６３ａに導かれる。
【００２５】
一方、第１閉塞部材６６には、上面に開口し、カバー部材６７で閉塞される吐出室６６ａと、吐出室６６ａから吐出管８５へ至る吐出路６６ｂとが形成されている。圧縮機吐出孔６ｂは、第１閉塞部材６６の下面から吐出室６６ａへまっすぐに延びるように円形断面で第１閉塞部材６６をシャフト８１Ｂの軸方向に貫通しており、吐出室６６ａおよび吐出路６６ｂを介して吐出管８５と連通している。すなわち、圧縮機作動室６３の吐出側６３ｂ内の作動流体は、圧縮機吐出孔６ｂ、吐出室６６ａ、吐出路６６ｂおよび吐出管８５を介して図１１に示す主圧縮機２へ吐出される。
【００２６】
また、吐出室６６ａ内には、弾性変形することによって圧縮機作動室６３の吐出側６３ｂの圧力により圧縮機吐出孔６ｂを自動的に開閉する吐出バルブ６８が配置されている。
【００２７】
＜膨張機＞
膨張機４Ａは、膨張機吸入孔４ａから吸入した作動流体を膨張させて膨張機吐出孔４ｂから吐出することにより、作動流体から動力を回収する。具体的に、膨張機４Ａは、図３に示すように、偏心部８１ｂを有するシャフト８１Ａと、偏心部８１ｂに嵌合する膨張機ピストン４２と、膨張機ピストン４２を収容する膨張機シリンダ４１とを有している。膨張機シリンダ４１は、中心軸がシャフト８１Ａの軸心と一致する円筒面を形成する内周面を有しており、膨張機ピストン４２は、シャフト８１Ａの回転に伴って膨張機シリンダ４１の内周面に沿って偏心回転運動する。すなわち、膨張機シリンダ４１の内周面と膨張機ピストン４２の外周面との間には三日月状の膨張機作動室４３が形成されている。
【００２８】
膨張機作動室４３は、膨張機仕切り部材４４により、吸入側４３ａと吐出側４３ｂとに仕切られている。吸入側４３ａの膨張機仕切り部材４４と隣接する部分には膨張機吸入孔４ａが開口しており、吐出側４３ｂの膨張機仕切り部材４４と隣接する部分には膨張機吐出孔４ｂが開口している。
【００２９】
膨張機仕切り部材４４は、板状をなしており、膨張機シリンダ４１に設けられた溝４１ａに往復自在に挿入されている。溝４１ａは、シャフト８１Ａの軸心を通る直線上で膨張機作動室４３に開口している。溝４１ａの底部と膨張機仕切り部材４４との間には、膨張機仕切り部材４４を膨張機ピストン４２の外周面に押圧する付勢手段４５が配置されている。
【００３０】
付勢手段４５は、例えば、圧縮コイルばねによって構成することができる。また、付勢手段４５は、膨張機仕切部材４４の後端と溝４１ａの底部との間の背面空間を密閉空間とした所謂ガスばね等であってもよい。勿論、付勢手段４５を、圧縮コイルばねやガスばね等の複数種類のばねにより構成してもよい。なお、膨張機ピストン４２と膨張機仕切部材４４とが一体とされていて、付勢手段４５を有しない構成でも構わない。
【００３１】
また、膨張機４Ａは、図１に示すように、膨張機作動室４３を圧縮機６と反対側（シャフト８１Ａの軸方向の一方）から閉塞する第１閉塞部材４６と、第１閉塞部材４６の下方に配置された軸受部材４７と、膨張機作動室４３を圧縮機６側（シャフト８１Ａの軸方向の他方）から閉塞する第２閉塞部材４９とを有している。すなわち、第２閉塞部材４９は、圧縮機６と膨張機４Ａとで共有されている。ただし、圧縮機６と膨張機４Ａは、第２閉塞部材を別々に有していてもよい。
【００３２】
軸受部材４７は、密閉容器８０の内周面に固定されており、シャフト８１Ａの下部を回転可能に支持する。第１閉塞部材４６、膨張機シリンダ４１および第２閉塞部材４９は、軸受部材４７の上にこの順に積層されている。そして、軸受部材４７に、密閉容器８０を貫通する吸入管８２および吐出管８３が接続されている。
【００３３】
第１閉塞部材４６は、シャフト８１Ａの軸方向に扁平な円盤状をなしており、その中心をシャフト８１Ａが貫通している。本実施形態では、第１閉塞部材４６に膨張機吸入孔４ａが設けられ、第２閉塞部材４９および膨張機シリンダ４１に膨張機吐出孔４ｂが設けられている。ただし、膨張機吐出孔４ｂは、第１閉塞部材４６に設けられていてもよい。
【００３４】
第１閉塞部材４６の下面には、中心がシャフト８１Ａの軸心と一致する円形状の窪みである段差部４６ａが設けられている。この段差部４６ａは、軸受部材４７と共にシャフト８１Ａを取り巻く環状の吸入室を形成している。換言すれば、第１閉塞部材４６は、膨張機作動室４３と吸入室とを隔てている。また、段差部４６ａのフラットな底面、すなわち吸入室の天井面は、膨張機作動室４３と反対側を向く受圧面４６ｂを構成している。
【００３５】
前記吸入室内には、シャフト８１Ａの回転に伴って受圧面４６ｂ上を摺動することにより膨張機吸入孔４ａを開閉する吸入制御部材４８が配置されている。吸入制御部材４８は、シャフト８１Ａと共に回転するようにシャフト８１に固定されている。
【００３６】
吸入制御部材４８は、詳しくは後述するが、シャフト８１Ａの軸方向に扁平な円盤状であって吸入室よりも一回り小さな円盤状をなしている。このため、吸入室内の吸入制御部材４８の周囲および下方には、吸入空間４０が形成されている。すなわち、吸入制御部材４８は、受圧面４６ｂと共に吸入空間４０に面している。また、軸受部材４７には、吸入空間４０と吸入管８２とを連通する吸入路４７ａが設けられている。このため、吸入空間４０は、膨張前の作動流体で満たされる。
【００３７】
膨張機吸入孔４ａは、受圧面４６ｂから膨張機作動室４３に延びるように第１閉塞部材４６をシャフト８１Ａの軸方向に貫通している。これにより、膨張機吸入孔４ａは、吸入空間４０、および吸入路４７ａを介して吸入管８２と連通している。すなわち、図１１に示す放熱器３からの高圧の作動流体は、吸入管８２、吸入路４７ａおよび吸入空間４０を介して、膨張機吸入孔４ａから膨張機作動室４３の吸入側４３ａに導かれる。なお、膨張機吸入孔４ａは、必ずしもシャフト８１Ａの軸方向に延びている必要はなく、シャフト８１Ａの軸方向に対して斜めに延びていてもよい。
【００３８】
本実施形態では、図３に示すように、膨張機吸入孔４ａが膨張機仕切部材４４の近傍から膨張機シリンダ４１の内周面に沿って円弧状に延びている。ただし、膨張機吸入孔４ａｇは、例えば図１０に示すように円形状であってもよい。
【００３９】
一方、膨張機吐出孔４ｂは、図３に示すように、膨張機シリンダ４１の内周面に形成された径方向外側に窪む縦溝４１ｂと、第２閉塞部材４９の下面に、縦溝４１ｂと対応する位置から径方向外側に延びるように形成された横溝４３ａとで構成されている。膨張機吐出孔４ｂの外側端は、膨張機シリンダ４１、第１閉塞部材４６および軸受部材４７に跨って延びるように形成された吐出路４ｃを介して吐出管８３と連通している。すなわち、膨張機作動室４３の吐出側４３ｂ内の作動流体は、膨張機吐出孔４ｂ、吐出路４ｃおよび吐出管８３を介して図１１に示す蒸発器５へ吐出される。
【００４０】
次に、吸入制御部材４８について、図４ならびに図５（ａ）および（ｂ）を参照して詳細に説明する。
【００４１】
吸入制御部材４８は、膨張機吸入孔４ａを遮蔽する遮蔽部４８ｃと、膨張機吸入孔４ａを露出させる開口４８ａを有している。本実施形態では、開口４８ａが、吸入制御部材４８をシャフト８１Ａの軸方向に貫通する円弧状の貫通孔で構成されている。また、吸入制御部材４８の中心には、シャフト８１Ａに挿通される嵌合孔４８ｅが形成されている。吸入制御部材４８は、例えば、嵌合孔４８内でキーによりシャフト８１Ａと係合する。
【００４２】
開口４８ａの角度範囲および位置は、例えば膨張機ピストン４１が上死点から約１４０°回転する間は膨張機吸入孔４ａが部分的にまたは完全に露出し、その他の期間は膨張機吸入孔４ａが遮蔽部４８ｃで完全に遮蔽されるように設定されている。ここで、上死点とは、膨張機ピストン４２における膨張機シリンダ４１の内周面上を摺動する摺動点が膨張機仕切り部材４４と一致する位置をいう。
【００４３】
さらに、本実施形態では、吸入制御部材４８における受圧面４６ｂと接する摺動面４８ｄに、受圧面４６ｂで覆われて吸入制御部材４８および第１閉塞部材４６で囲まれる圧力室を形成する凹部４０ａが設けられている。凹部４０ａは、開口４８ａよりも内側に、シャフト８１Ａの軸心を中心とするリング状に設けられている。なお、凹部４８ａは、必ずしも周方向に連続している必要はなく、周方向に分割されていてもよい。
【００４４】
また、吸入制御部材４８には、凹部４０ａと吸入空間４０とを連通する複数の連通路４０ｂが設けられている。各連通路４０ｂは、凹部４０ａからシャフト８１Ａの軸方向に延びて吸入制御部材４８の下面に開口する円形状の貫通孔で構成されている。なお、連通路４０ｂの形状および数量は、特に限定されるものではなく、例えば凹部４０ａよりも径方向の幅の小さい円弧状の連通路４０ｂが１つだけ吸入制御部材４８に設けられていてもよい。
【００４５】
このような構成の膨張機４Ａでは、吸入制御部材４８と第１閉塞部材４６とで囲まれる圧力室（凹部４０ａ）内に膨張前の作動流体を導くことができるので、この作動流体により吸入制御部材４８と第１閉塞部材４６とに双方を離間させる力を作用させることができる。これにより、吸入空間４０内の作動流体により吸入制御部材４８が第１閉塞部材４６に押し付けられる押付力を低減させることができ、吸入制御部材４８を小さな力で回転させることができる。
【００４６】
ところで、吸入制御部材４８の摺動面４８ｄと第１閉塞部材４６の受圧面４６ｂの少なくとも一方には、それらの摩耗を低減させるという観点から、硬質皮膜処理が施されていることが好ましい。このような硬質皮膜処理としては、例えばアルマイト、クロムめっき、窒化チタン、ダイヤモンドライクカーボンなどによる皮膜の形成が挙げられる。
【００４７】
また、吸入制御部材４８の摺動面４８ｄと第１閉塞部材４６の受圧面４６ｂの少なくとも一方には、それらの間の摩擦を低減させるという観点から、固体潤滑剤が塗布されていることが好ましい。このような固体潤滑剤としては、例えば二硫化モリブデン、グラファイト、二硫化タングステン、フッ化黒鉛、窒化ホウ素などが挙げられる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係るロータリ式膨張機４Ｂ（以下、単に「膨張機４Ｂ」という。）を説明する。本実施形態の膨張機４Ｂは、第１実施形態と同様に、図１１に示す冷凍サイクル装置１に組み込まれる流体機械８（図１参照）を構成する。この点は、後述する第３〜第５実施形態でも同様である。なお、本実施形態および後述する第３〜第５実施形態では、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４９】
本実施形態では、第１閉塞部材４６に、凹部４０ａと吸入空間４０とを連通する連通路４０ｂが設けられている。より詳しくは、連通路４０ｂは、第１閉塞部材４６の下面に凹部４０ａに対応する位置から吸入制御部材４８の外側まで延びるように設けられた溝で構成されている。
【００５０】
このような構成でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（第３実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第３実施形態に係るロータリ式膨張機４Ｃ（以下、単に「膨張機４Ｃ」という。）を説明する。
【００５２】
本実施形態では、第１閉塞部材４６の受圧面４６ｂにリング状の凹部４０ａが設けられており、この凹部４０ａが摺動面４８ｄで覆われて吸入制御部材４８および第１閉塞部材４６で囲まれる圧力室を形成している。また、吸入制御部材４８には、当該吸入制御部材４８をシャフト８１Ａの軸方向に貫通するように複数の連通路４０ｂが設けられている。
【００５３】
このような構成でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
（第４実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第４実施形態に係るロータリ式膨張機４Ｄ（以下、単に「膨張機４Ｄ」という。）を説明する。
【００５５】
本実施形態では、第３実施形態と同様に、第１閉塞部材４６の受圧面４６ｂにリング状の凹部４０ａが設けられている。また、第１閉塞部材４６には、第２実施形態と同様に、凹部４０ａから吸入制御部材４８の外側まで延びる連通路４０ｂが設けられている。
【００５６】
このような構成でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
（第５実施形態）
次に、図９および図１０を参照して、本発明の第５実施形態に係るロータリ式膨張機４Ｅ（以下、単に「膨張機４Ｅ」という。）を説明する。
【００５８】
本実施形態では、吸入制御部材４８の開口４８ａが、径方向外側に開口する切り欠きで構成されている。また、吸入制御部材４８には、凹部４０ａが開口４８ａと連続するように設けられている。換言すれば、本実施形態では、連通路４０ｂが設けられておらず、代わりに吸入制御部材４８が開口４８ａを規定する角度範囲で周縁から凹部４０ａに到達する位置まで切り込まれている。
【００５９】
このような構成でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の構成であれば、吸入制御部材４８を簡単な形状にすることができる。
【００６０】
（その他の実施形態）
膨張機４Ａ〜４Ｅは、必ずしも圧縮機６と連結されている必要はなく、例えば発電機と連結されていてもよい。
【００６１】
また、本発明の吸入制御部材は、必ずしもシャフト８１Ａと共に回転するようにシャフト８１に固定されている必要はない。例えば、シャフト８１Ａに吸入制御用の偏心部を設け、その偏心部に嵌合して揺動する揺動板を吸入制御部材として用いることも可能である。
【００６２】
また、第１閉塞部材４６には必ずしも段差部４６ａが設けられている必要はない。例えば、第１閉塞部材４６の下面がフラットになっていて、軸受部材４７に吸入空間４０を形成する段差部が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
４Ａ〜４Ｅ  ロータリ式膨張機
４ａ  吸入孔
４ｂ  吐出孔
４０  吸入空間
４０ａ  凹部
４０ｂ  連通路
４１  シリンダ
４２  ピストン
４３  作動室
４４  仕切り部材
４６  第１閉塞部材
４６ａ  受圧面
４８  吸入制御部材
４８ａ  開口
４８ｃ  遮蔽部
４８ｄ  摺動面
４９  第２閉塞部材
８１Ａ  シャフト
８１ｂ  偏心部
【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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