(57)【要約】【課題】レシプロ式容積形機械における弁機構を簡素化し、ピストン−シリンダ間の摺動荷重の発生を抑制する。さらに、冷凍サイクルに組込んだ膨張機内部の液冷媒による摺動部の信頼性低下防止。【解決手段】往復運動に伴い揺動運動を行なう往復動部材を有する容積形機械で、前記揺動運動を利用して作動室と吸入圧空間あるいは吐出圧空間との導通を切替える。またその吸入・吐出経路にそれぞれ対称性を持たせ、ピストン側面に作用する圧力による摺動荷重を互いに打ち消し合わせる。摺動荷重の発生を抑制して摺動条件を大幅に緩和し、液冷媒により潤滑油が不足した場合でも信頼性を確保する。【選択図】  図１
2005042568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動とその往復運動方向の軸線回りへの揺動運動とを行なう外周円筒面を有する往復動部材と、その往復動部材を往復運動と揺動運動が可能に支持する内周円筒面とを有するシリンダ部材と、前記往復動部材に隣接した密閉空間を作動空間とし、前記往復動部材を往復運動させて前記作動空間の容積を変化させ作動流体の移送や圧縮を行なう容積形機械において、前記シリンダ部材の内周円筒面に開口した吸入ポートと、前記往復動部材に設けられた吸入通路とを介して前記作動空間の容積が増大している期間に低圧の作動流体空間と該作動室とが連通し、前記シリンダ部材の内周円筒面に開口した吐出ポートと前記往復動部材に設けられた吐出通路を介して前記作動空間の容積が減少している期間の少なくとも一部期間に高圧の作動流体空間と該作動室とを連通し、前記吸入ポートと前記吐出ポートは、それぞれ前記シリンダ部材の内周円筒面のほぼ１８０度対向した位置に対となるように偶数ずつ持つことを特徴とする容積形圧縮機
【請求項２】
往復運動とその往復運動方向の軸線回りの揺動運動とを行なう外周円筒面を有する往復動部材と、その往復動部材を往復運動と揺動運動が可能に支持する内周円筒面とを有するシリンダ部材と、前記往復動部材に隣接した密閉空間を作動空間とし、前記往復動部材を往復運動させて前記作動空間の容積を変化させ作動流体の移送や圧縮を行なう容積形機械において、前記シリンダ部材の内周円筒面に開口した吸入ポートと前記往復動部材に設けられた吸入通路とを介して前記作動空間の容積が増大している期間の少なくとも一部期間に高圧の作動流体空間と該作動室とが連通し、前記シリンダ部材の内周円筒面に開口した吐出ポートと前記往復動部材に設けられた吐出通路を介して前記作動空間の容積が減少している期間に低圧の作動流体空間と該作動室とが連通し、前記吸入ポートと前記吐出ポートは、それぞれ前記シリンダ部材の内周円筒面のほぼ１８０度対向した位置に対となるように偶数ずつ持つことを特徴とする容積形圧縮機。
【請求項３】
他の部材に案内されて往復運動と該往復運動方向の軸線回りの揺動運動を行なう外周円筒面部および該往復運動方向と直角方向で互いに反対側に突出した２つのアーム部からなる往復動部材と、前記往復動部材の外周円筒面部を案内する内周円筒面部を有するシリンダ部材と、同軸の回転軸回りに互いに逆方向に回転しながらその回転軸から半径方向に偏位した位置でそれぞれ前記往復動部材のアーム部の１つを相対的な回転とその回転軸方向の変化が可能に支持する２つの軸部材と、前記２つの軸部材の回転を支持する軸受部材とを構成要素に持ち、前記往復動部材に隣接した密閉空間を作動空間とし、前記２つの軸部材の互いに逆方向の回転により前記往復動部材を往復運動させて前記作動空間の容積を変化させ、作動流体の移送や圧縮を行なう容積形機械において、前記シリンダ部材の内周円筒面に開口した吸入ポートと前記往復動部材に形成した吸入通路とを介して前記作動空間の容積が増大している期間に低圧の作動流体空間と該作動室とが連通し、前記シリンダ部材の内周円筒面に開口した吐出ポートと前記往復動部材に設けられた吐出通路を介して前記作動空間の容積が減少している期間の少なくとも一部期間に高圧の作動流体空間と該作動室とが連通し、前記吸入ポートと前記吐出ポートは、それぞれ前記シリンダ部材の内周円筒面のほぼ１８０度対向した位置に対となるように偶数ずつ持つことを特徴とする容積形圧縮機。
【請求項４】
他の部材に案内されて往復運動と該往復運動方向の軸線回りの揺動運動を行なう外周円筒面部および該往復運動方向と直角方向で互いに反対側に突出した２つのアーム部からなる往復動部材と、その往復動部材の外周円筒面部を案内する内周円筒面部とを有するシリンダ部材と、同軸の回転軸回りに互いに逆方向に回転しながらその回転軸から半径方向に偏位した位置でそれぞれ前記往復動部材のアーム部の１つを相対的な回転とその回転軸方向の変化が可能に支持する２つの軸部材と、前記２つの軸部材の回転を支持する軸受部材とを構成要素に持ち、前記往復動部材に隣接した密閉空間を作動空間とし、前記２つの軸部材の互いに逆方向の回転により前記往復動部材を往復運動させて前記作動空間の容積を変化させ、作動流体の移送や圧縮を行なう容積形機械において、前記シリンダ部材の内周円筒面に開口した吸入ポートと前記往復動部材に設けられた吸入通路とを介して前記作動空間の容積が増大している期間の少なくとも一部期間に高圧の作動流体空間と該作動室とが連通し、前記シリンダ部材の内周円筒面に開口した吐出ポートと前記往復動部材に設けられた吐出通路を介して前記作動空間の容積が減少している期間に低圧の作動流体空間と該作動室とが連通し、前記吸入ポートと前記吐出ポートは、それぞれ前記シリンダ部材の内周円筒面のほぼ１８０度対向した位置に対となるように偶数ずつ持つことを特徴とする容積形圧縮機。
【請求項５】
往復動部材の一端に隣接して形成した作動室空間を、その容積が増大している期間の一部期間に高圧の作動流体空間と連通させ、該容積が減少している期間に低圧の作動流体空間と連通させることによって膨張機部分として機能させ、往復動部材の他の一端に隣接して形成した作動空間を圧縮機部分として機能させたことを特徴とする請求項２、３若しくは４に記載の容積形機械。
【請求項６】
請求項５の容積形機械における膨張機部分を膨張手段として使用し、又請求項５の容積形機械における圧縮機部分を圧縮手段として低圧の冷媒ガスを圧縮する圧縮手段とし、圧縮されて高温高圧になった冷媒ガスから熱を放熱する冷却手段と、冷却された高圧冷媒を減圧するための膨張手段と、減圧された後に液冷媒部分を蒸発させるための加熱手段と、それらを連結して閉サイクルを形成する配管とを構成要素に持つ冷凍サイクル装置。
【請求項７】
冷媒ガスに二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項６記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容積形機械、および、該容積形機械を用いた冷凍空調機器などの効率と信頼性向上技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレシプロ式容積形機械における吸入行程は、特開平９−７２２７５号公報（特許文献１）の図７に記載の圧縮機のように作動室の容積が最大となった後に吸入弁が差圧により閉じることにより終了する構成であるか、特許文献１の図４に記載の４サイクルエンジンのように比較的複雑なカム機構により駆動される動弁機構の吸入弁が閉じることにより終了する構成であった。
【０００３】
また、従来のレシプロ式容積形機械では、特許文献１の図４に記載の４サイクルエンジンのような機構であるため、ピストンとクランク軸を連接させる連接棒から作用する力により、ピストン外周とその往復動を案内するシリンダ内周との間に摺動荷重が作用する構造であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−７２２７５号公報（図４、図７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
レシプロ式容積形機械を例えば膨張機として機能させるためには、高圧のガスを作動室の容積増大期間の途中まで吸入し、その後密閉された作動室のなかで最大容積まで膨張させて動力を取出すことが必要であるが、特許文献１の吸入弁では、作動室の容積増大期間の途中で作動室を吸入経路から遮断することができないか複雑な動弁機構を必要とするという問題があった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、弁機構が安価に構成できるレシプロ式容積形機械、とりわけ、容積形膨張機を構成することである。
【０００７】
また、レシプロ式容積形機械におけるピストンとシリンダ間の摺動荷重は、摩擦損失と摺動部の損傷の原因となり、効率と信頼性の低下要因となっている。
【０００８】
本発明の第２の目的は、上記の摩擦損失と摺動部損傷を回避し高効率で高信頼性のレシプロ式容積形機械を構成することである。
【０００９】
更に、容積形機械を用いて膨張機を構成して冷凍サイクルにおける従来の絞り機構（膨張弁  等）の代りとした場合、上記の膨張機の作動室内部には膨張前あるいは膨張後の段階で液冷媒が存在するため作動室内部の摺動面に供給された潤滑油が洗浄され、良好な潤滑状態が期待できない懸念がある。その際、上記従来技術のレシプロ式容積形機械を用いた膨張機では作動室の周囲のピストン外周とそのシリンダ内周との間に押付力が作用するため、信頼性の確保が困難となる。
【００１０】
本発明の第３の目的は、高圧の作動流体から動力を回収して高いシステム効率を実現するための膨張機を組込み込んだ冷凍空調システムの信頼性を確保することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の目的を達成するために、往復動部材が往復運動に伴って該往復運動方向の軸線回りの揺動運動を行うレシプロ式容積形機械において、バルブ機構のための可動部品を用いずに、往復動部材の前記運動を利用して作動空間をその容積の増減に応じて吸入室空間あるいは吐出室空間と交互に連通させるための連通経路を構成したものである。
また、第２の目的を達成するためには、ピストン頭部に作用する荷重によるピストン外周とシリンダ内周との間の押付力の発生を回避すると同時に、作動空間と吸入室空間あるいは吐出室空間とを連通させるための連通経路をそれぞれシリンダ内周の対向した位置に対となるように設けることにより吸入・吐出の連通経路の圧力がピストン側面に作用することによるシリンダ内周との間の押付力の発生を回避したものである。
さらに、第３の目的を達成するためには、往復運動部材の両端のピストン部に形成した２つの作動室の一方を圧縮機部分、他方を上記構成の膨張機部分として構成し、圧縮機部分で動力を供給して高圧にした作動流体の少なくとも一部を膨張機部分に導いて動力を回収しながら減圧する容積形機械を構成し、これを用いて冷凍空調機器などのシステム事例においては冷凍サイクルの圧縮行程と膨張行程とを行なわせるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図１０により説明する。図１は本発明の第１の実施例である冷媒を作動流体とした膨張・圧縮機の全体の側断面図である。図２、図３はそれぞれ図１におけるＢ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である。図４は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図５、図６はそれぞれ図４におけるＤ−Ｄ断面図、Ｅ−Ｅ断面図である。図７は本発明の第１の実施例である膨張・圧縮機を冷凍・空調機器に適用した場合の冷凍サイクル構成図である。図８は本発明の第２の実施例であるポンプの軸直角方向の断面図であり、図９、図１０はそれぞれ図８におけるＦ−Ｆ断面図、Ｇ−Ｇ断面図である
図１ないし図６に本発明の第１の実施例である冷媒を作動流体とした膨張・圧縮機を示す。往復動部材１はその２つのピストン頭部１ａ、１ｂをそれぞれシリンダブロック２の２つの内周円筒面２ａ、２ｂにより案内されて往復運動と該往復運動方向軸線の回りの回転を行なえる様に支持されている。往復動部材１のピストン頭部１ａ、１ｂはその往復運動方向と直角方向で互いに反対側に突出した２つの円筒状のアーム部１ｃに挿入されてピン１ｄにより固定されている。前記２つのアーム部１ｃはそれぞれ球面ブッシュ３の内周円筒面に回転自在に挿入されている。２つの球面ブッシュ３の外周球面部は、それぞれ駆動軸４の駆動アーム部４ａにより駆動軸４の回転軸から半径方向に偏位した位置で球面対偶により支持されている。
【００１３】
その結果、往復動部材の２つのアーム部１ｃと２つの駆動軸４とは相対的な回転と互いの相対的な傾斜方向変化が可能の状態で、駆動軸４の回転軸から偏位した位置で連結されている。駆動軸４の駆動アーム部４ａの径方向反対側には釣合い質量４ｂが形成されている。また２つの駆動軸４はそれぞれ軸受フレーム５の軸受部５ａにより回転支持されている。２つの軸受フレーム５はそれらの軸受部５ａの中心軸が互いに同軸上に配置される様にそれぞれシリンダブロック２にボルトにより固定されている。シリンダブロック２に形成された２つの内周円筒面２ａ、２ｂの中心軸同士はやはり互いに同軸であり、更に、そのシリンダブロック２に固定された軸受フレーム５の軸受部中心軸とは、互いに直角になっている。
【００１４】
シリンダブロック２に形成された一方の内周円筒面２ａの開口端はボルトで固定されたシリンダヘッド６により閉塞されており、往復動部材のピストン頭部１ａとシリンダブロックの内周円筒面２ａとシリンダヘッド６とにより囲まれた作動室７が形成されている。往復動部材のピストン頭部１ａには作動室７への連絡通路１ｅ、１ｆ、１ｇが形成されている。連絡通路１ｅ、１ｆはそれぞれピストンを貫通してピストン側面の円筒面にそれぞれ２つの開口部を有し、互いには９０度方向が異なりピストン中心部で交差している。図１に図示されている連絡通路１ｅが吐出通路であり、図４に図示されている連絡通路１ｆが吸入通路である。連絡通路１ｇは前記１ｅ、１ｆの交差部と作動室７とを連通させている。シリンダブロック２にはそれぞれ内周円筒面２ａに開口する膨張機部吐出ポート２ｃおよび膨張機部吸入ポート２ｄが２つずつ形成されている。図１に図示されている２つの膨張機部吐出ポート２ｃは右側の一方が破線で示され左側のもう一方が一点鎖線で示されており、それぞれ断面（紙面）に対して前方および手前で内周円筒面２ａに開口しているが、互いにはほぼ１８０度対向した位置に開口している。膨張機部吐出ポート２ｃの内周円筒面２ａと反対側の２つの開口部をシリンダブロック２にボルト等（図示せず）により固定された２つのカバー８が閉塞しており、カバー８には膨張機部吐出配管９が連結されている。
【００１５】
図４に図示されている２つの膨張機部吸入ポート２ｄは右側の一方が一点鎖線で示され左側のもう一方が破線で示されており、それぞれ断面（紙面）に対して手前および前方で内周円筒面２ａに開口しているが、互いにはほぼ１８０度対向した位置に開口している。膨張機部吸入ポート２ｄの内周円筒面２ａと反対側の２つの開口部をシリンダブロック２にボルト等（図示せず）により固定された２つのカバー１０が閉塞しており、カバー１０には膨張機部吸入配管１１が連結されている。
【００１６】
一方上部には、往復動部材１のピストン頭部１ｂとシリンダブロック２の内周円筒面２ｂとシリンダヘッド１２とにより囲まれた作動室１３が形成されている。このピストン頭部１ｂには圧縮機部吸入ポート１ｈが形成され、更に、吸入バルブプレート１４がリベット１５により装着されている。リベット１５は吸入バルブプレート１４がピストン頭部１ｂの上端面から浮き上がれるように拘束しており、吸入行程において吸入ポート１ｈから作動室１３への冷媒ガスの流入を可能にしている。シリンダブロック２には圧縮機部吸入配管１６が連結されており、本第１の実施例の膨張・圧縮機内部はピストン頭部１ｂの背面に至るまで圧縮機の吸入圧力となって、前記の吸入ポート１ｈと圧縮機部吸入配管１６とが連絡されている。シリンダヘッド１２には圧縮機部吐出ポート１２ａが形成されており、吐出バルブプレート１７と吐出バルブ押え１８がボルト（図示せず）により固定されている。シリンダヘッド１２は、吐出空間１９を取囲む吐出室カバー２０と共にボルトによりシリンダブロック２に固定されている。吐出室カバー２０には圧縮機部吐出配管２１が連結されている。
【００１７】
２つの軸受フレーム５には、それぞれ駆動用モータ２２のステータ部２２ａがボルトで固定され、２つの駆動軸４にはそれぞれ軸受部５ａを挟んで駆動アーム部４ａの反対側に駆動用モータ２２のロータ部２２ｂが固定されている。ロータ部２２ｂには前述の釣合い質量４ｂと逆方向でより小さな遠心力を発生する釣合い質量２３が取付けられている。ステータ部２２ａとロータ部２２ｂとで構成される２組の駆動用モータ２２は同じものであるが、上記の膨張・圧縮機の全体構成中に互いに対向した姿勢で組込まれており、２つの駆動軸４を互いに逆方向に回転駆動する。本第１の実施例では、図１における右側の駆動用モータ２２と左側の駆動用モータ２２がそれぞれ図の右方向より観て時計方向、反時計方向に回転駆動する構成になっている。なお、２つの軸受フレーム５にはシリンダブロック２への固定ボルトによる共締めでモータカバー２４が固定されている。
【００１８】
以上の構成において２つの駆動軸４が互いに逆方向に回転駆動すると、駆動軸４の回転軸から半径方向に偏位した位置にある２つの球面ブッシュ３の球中心が図１の上下方向には同位相で往復運動し、図１の紙面垂直方向には互いに逆位相で往復運動するため、球面ブッシュ３により２つの円筒状のアーム部１ｃを支持された往復動部材１は、特許文献１（図８）にも示す様に図の上下方向に往復運動を行ないながらその往復運動方向軸線の回りの揺動を繰り返す。この時、往復動部材１のピストン頭部１ａに形成された連絡通路１ｅ、１ｆのそれぞれ２つずつのピストン側面開口部は、球面ブッシュ３の中心と駆動軸４の回転軸との偏位量に対して倍のストロークで上下方向に往復運動行なうが、揺動方向にはほぼピストン外径を２つの球面ブッシュ３の中心間距離で割った比率で揺動運動のストロークが縮小される。すなわち、それぞれ図２、図３、図５、図６に示される楕円軌跡２５を描く運動を行なう。
【００１９】
図２、図３および図４、図５には、それぞれの断面内に膨張機部吐出ポート２ｃおよび膨張機部吸入ポート２ｄの位置が記載されており、それらに対向した位置にあるピストン頭部１ａの連絡通路１ｅ、１ｆの前記開口部位置を破線にて示し、その運動の楕円軌跡２５を一点鎖線にて示してある。更に、前記の方向に各駆動軸４が回転する時の連絡通路１ｅ、１ｆ開口部の運動方向を矢印にて示す。
【００２０】
シリンダブロック２にはそれぞれ内周円筒面２ａに開口する膨張機部吐出ポート２ｃおよび膨張機部吸入ポート２ｄが２個ずつ形成されているが、膨張機部吸入ポート２ｄは膨張機部吐出ポート２ｃに比べて小さい。また、カバー１０に連結された膨張機部吸入配管１１を介して高圧の作動流体を供給し膨張機部吸入ポート２ｄを高圧の作動流体空間とし、膨張機部吐出ポート２ｃを低圧の作動流体空間としてカバー８に連結された膨張機部吐出配管９より減圧された作動流体を排出する構成である。
【００２１】
以上の構成により、作動室７はその容積が増大する吸入行程の初期期間のみピストン頭部１ａの連絡通路１ｆを介して膨張機部吸入ポート２ｄと導通して高圧の作動流体を吸入し、吸入行程の後期期間では吸入・吐出の両ポートと遮断された密閉空間となって容積を増大させ内部の作動流体を膨張させる。膨張機部吐出ポート２ｃは十分大きく、作動室７はその容積が減少する吐出行程の全期間でピストン頭部１ａの連絡通路１ｅを介して膨張機部吐出ポート２ｃと導通し、膨張して低圧となった作動流体を吐出する。これらの吸入経路と吐出経路には可動部品や複雑な弁機構がなく安価な構成である。
【００２２】
これに対して、上部の作動室１３は往復動部材１の往復運動に伴う容積の周期的な変化によって、圧縮機部吸入ポート１ｈから吸入した冷媒ガスを圧縮した後に圧縮機部吐出ポート１２ａから吐出する。すなわち、下部の作動室７は膨張機として機能し、上部の作動室１３は圧縮機として機能する。
【００２３】
上記構造の本第１の実施例では特に以下に説明する特長を有する。本第１の実施例では、吸入経路である膨張機部吸入ポート２ｄと連絡通路１ｆ、吐出経路である連絡通路１ｅと膨張機部吐出ポート２ｃをいずれも２個ずつ有しており、それはそれぞれシリンダブロックの内周円筒面２ａの略１８０度対向した位置に対になって開口している。往復動部材のピストン頭部１ａ側面の上記各ポート開口部に対応した部分にはそれぞれ吸入圧力や吐出圧力が作用してピストン頭部１ａを反対側に押し付けようとするが、反対側のほぼ同じ面積と圧力の開口部からの同じ力で打ち消される。したがって、側面部の圧力によりピストン頭部１ａをシリンダの内周円筒面２ａに押付ける力は発生しない。
【００２４】
また、本実施例１は特許文献１の記載の機構を用いており、ピストン頭部１ａ、１ｂの端面の作動室圧力による軸方向の荷重は、その荷重作用線（ピストン中心軸）方向から見た荷重点に対して点対称の位置にある２つの球面ブッシュ３により安定して支持される。したがって、本実施例ではピストン端面部の圧力によってもピストン頭部１ａ、１ｂをシリンダの内周円筒面２ａ，２ｂに押付ける力は発生しない。つまり、本実施例１によればピストンとシリンダとの間の摺動荷重が極めて小さく摩擦損失の小さいレシプロ式容積形機械を提供できるという効果がある。
【００２５】
なお、本実施例１によれば、特許文献１にも記載してある通り、その採用している機構の基本的な特徴として振動の原因となる加振力がほとんど発生しないという効果もある。
【００２６】
図７に本発明の第１の実施例である膨張・圧縮機を冷凍・空調機器の冷凍サイクルに組込んだ場合のサイクル構成図を示す。中央の膨張・圧縮機２６は図１の第１の実施例である膨張・圧縮機である。図中の太線はサイクル配管２７であり太線上の矢印が内部の冷媒の流れ方向を示す。一般的な冷媒および運転条件下では、膨張・圧縮機２６の圧縮機部分で加圧されて高温高圧になった冷媒ガスは圧縮機部吐出配管２１より吐出され、サイクル配管２７を経て凝縮器２８に至りそこで放熱して凝縮し高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒の一部は次にサイクル配管２７を経ての２つの膨張機部吸入配管１１（図７中には図示せず。図４を参照）より膨張・圧縮機２６の膨張機部分に流入し、そこで減圧されながら一部がガス化して全体の容積を増大させ低圧の気液２相状態で２つの膨張機部吐出配管９より流出する。冷媒が２酸化炭素であり吐出圧が超臨界に達する場合は、上記の膨張機部分に流入する際の冷媒は液の状態でないが、いずれにしても膨張後は低圧の気液２相状態となって２つの膨張機部吐出配管９より流出する。その後、サイクル配管２７を経て蒸発器２９に至る。凝縮器２８から出た高圧冷媒の他の一部は、上記の膨張機を経由する経路とは並列に設けたサイクル配管経路を経由する構成となっているが、その経路に設けられた他の膨張手段３０により減圧されて低圧の気液２相状態でサイクル配管２７を経て蒸発器２９に至る。なお、膨張手段３０は、従来の冷凍サイクルにおける膨張弁やキャピラリーチューブなどと同様に絞りによるものであり、その絞り量を変えることにより冷凍サイクル全体の運転圧力や冷媒流量を制御するものである。
【００２７】
このシステム構成では、従来技術において凝縮器から出た高圧液冷媒の全量が膨張手段３０のような絞りを通過する際の圧力損失によって低下していた冷凍能力を膨張機で回収した動力分だけ回復させ、同量の消費動力を低減できるが、本発明第一の実施例の膨張・圧縮機２６を用いることで、更に下記の効果が発生する。このシステムでは前記の通り膨張・圧縮機２６の膨張機部分で減圧された冷媒は気液２相状態となって膨張機部吐出配管９より流出する。このため、膨張機部分の作動室１３内部では液冷媒によって表面に付着した潤滑油が洗われてしまう懸念がある。このため、膨張・圧縮機２６の全体あるいは冷凍・空調システム全体の信頼性を確保するには、作動室１３の内部表面の中でシリンダの内周円筒面２ａのように他の部品（ピストン頭部１ａ）と摺動を行なう表面の潤滑油が液冷媒で洗浄された際の摺動部の損傷を防止する対策が必要がある。本発明第一の実施例では上記摺動部に荷重をほとんど作用させないことによって摺動部の損傷を防止し信頼性の確保を可能にできるという効果がある。
【００２８】
図８ないし図１０に本発明の第２の実施例であるポンプを示す。本第の２の実施例の側断面は図１の下半分の膨張機部分の側断面と同じである。また、本第の２の実施例では、往復動部材３１の両端の２つピストン頭部３１ａ（一方は図示せず）は同一形状であり、その周囲に全く同じ作動室、吸入経路、吐出経路を持つものとする。以下、第１の実施例の膨張機部分と異なる部分について説明する。
【００２９】
図８に示されたシリンダブロック３２の２つの吸入ポート３２ｃは吐出ポート３２ｂ（図示せず、図１における吐出ポート２ｃと同一）と同様に往復動部材３１の往復動方向に長く、作動室３３の容積が増大している期間の全域で連絡通路３１ｅ、３１ｆを介して作動室３３と連通する。吐出ポート３２ｂも作動室３３の容積が減少している期間の全域で連絡通路３１ｄ、３１ｆ（ともに図示せず。図１における連絡通路１ｅ、１ｇと同一）を介して作動室３３と連通する。したがって、本第２の実施例は非圧縮性の液体を吸入して吐出するポンプとして機能する。本第の２の実施例では、吸入・吐出経路に可動部品や複雑な弁機構が無く安価な構成である点や、ピストンとシリンダ間に摺動荷重が発生しない点で第１の実施例と同様な効果が得られる。
【００３０】
なお、本発明の第１の実施例（図１〜図６）における下部の膨張機部分については、左右のモータ２２をそれぞれ逆方向に駆動すると、図２、図３、図５、図６における各連絡通路１ｅ、１ｆの開口部は楕円軌跡２５上を逆方向に移動し、吸入経路と吐出経路が入れ替わった状態で圧縮機として機能する。
【００３１】
更に本発明の第２の実施例（図８〜図１０）のポンプ部分については、吸入経路に高圧の油を導入し、吐出経路を減圧されて低圧となった油と連絡させると、２つの駆動軸４が出力軸となる油圧モータとして機能させることができる。
【００３２】
以上のとおり、各実施例の説明によって本発明によれば、バルブ機構のための可動部品を不要にでき、生産性が良く信頼性が高いレシプロ式容積形機械を提供できる。
【００３３】
また、本発明によれば、ピストンとシリンダ間の摺動荷重を大幅に低減し、機械摩擦損失と摺動部損傷のポテンシャルを低減できるので、高効率で高信頼性のレシプロ式容積形機械を提供できるという効果がある。
【００３４】
更に、本発明によれば、ピストンとシリンダ間の摺動荷重を大幅に低減することにより、膨張行程で気液２相状態となった冷媒により作動室内の潤滑状態が悪化しても摩耗・焼付きを防止できるので、膨張機による動力回収を行なう冷凍サイクルシステムの信頼性を向上できるという効果がある。
【００３５】
【発明の効果】
生産性、効率、信頼性を向上させたレシプロ式容積形機械を用い、これによって、冷凍サイクルにおいて膨張機により動力を回収する高効率なシステムの実用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である膨張・圧縮機の全体の側断面図。
【図２】図１におけるＢ−Ｂ断面図。
【図３】図１におけるＣ−Ｃ断面図。
【図４】図１におけるＡ−Ａ断面図。
【図５】図４におけるＤ−Ｄ断面図。
【図６】図４におけるＥ−Ｅ断面図。
【図７】本発明の第１の実施例である膨張・圧縮機を冷凍・空調機器に適用した場合の冷凍サイクル構成図。
【図８】本発明の第２の実施例であるポンプの軸直角方向の断面図。
【図９】図８におけるＦ−Ｆ断面図。
【図１０】図８における、Ｇ−Ｇ断面図。
【符号の説明】
１…往復動部材、１ａ…ピストン頭部、１ｂ…ピストン頭部、１ｃ…アーム部、１ｄ…ピン、１ｅ…連絡通路、１ｆ…連絡通路、１ｇ…連絡通路、１ｈ…圧縮機部吸入ポート、２…シリンダブロック、２ａ…内周円筒面、２ｂ…内周円筒面、２ｃ…膨張機部吐出ポート、２ｄ…膨張機部吸入ポート、３…球面ブッシュ、４…駆動軸、４ａ…駆動アーム部、４ｂ…釣合い質量、５…軸受フレーム、５ａ…軸受部、６…シリンダヘッド、７…作動室、８…カバー、９…膨張機部吐出配管、１０…カバー、１１…膨張機部吸入配管、１２…シリンダヘッド、１２ａ…圧縮機部吐出ポート、１３…作動室、１４…吸入バルブプレート、１５…リベット、１６…圧縮機部吸入配管、１７…吐出バルブプレート、１８…吐出バルブ押え、１９…吐出空間、２０…吐出室カバー、２１…圧縮機部吐出配管、２２…駆動用モータ、２２ａ…ステータ部、２２ｂ…ロータ部、２３…釣合い質量、２４…モータカバー、２５…楕円軌跡、２６…膨張・圧縮機、２７…サイクル配管、２８…凝縮器、２９…蒸発器、３０…膨張手段、３１…往復動部材、３１ａ…ピストン頭部、３１ｂ…アーム部、３１ｃ…ピン、３１ｄ…連絡通路、３１ｅ…連絡通路、３１ｆ…連絡通路、３１ｇ…連絡通路、３２…シリンダブロック、３２ａ…内周円筒面、３２ｂ…ポンプ吐出ポート３２ｃ…ポンプ吸入ポート、３３…作動室、３４…カバー、３５…ポンプ吸入配管。
【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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