CN101002004A - 容积型膨胀机及流体机械 - Google Patents

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Abstract

在有膨胀室(62)的膨胀机构(60)上，通过设置了抑制从该膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出的逆流防止机构(80)，减少在关闭流通控制机构(73、75、76)状态下运行时的膨胀室(62)的死容积。

Description

容积型膨胀机及流体机械
技术领域
[0001]本发明，涉及一种包括通过高压流体的膨胀产生动力的膨胀机构的容积型膨胀机、和包括这个膨胀机的流体机械。
背景技术
[0002]迄今为止，作为由高压流体的膨胀产生动力的膨胀机，例如旋转式膨胀机等的容积型膨胀机已为所知(参照专利文献1)。这样的膨胀机，使用在蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程中(参照专利文献2)。
[0003]上述膨胀机，包括气缸、和沿着这个气缸的内周面公转的活塞，气缸和活塞之间形成的膨胀室被分隔为吸入/膨胀一侧和排出一侧。并且，伴随着活塞的公转，膨胀室的吸入/膨胀一侧部分转变为排出一侧，原为排出一侧的部分转变为吸入/膨胀一侧，高压气流的吸入/膨胀作用和排出作用同时并行。采用以上的做法，这个膨胀机，回收通过流体膨胀产生的旋转动力，将这个动力作为如压缩机的驱动源而利用。
[0004]尚，上述膨胀机，吸入流体和排出流体的密度比的膨胀比作为设计膨胀比预先被设定。这个设计膨胀比，基于用于膨胀机的蒸气压缩式冷冻循环的高压压力和低压压力比而决定。
[0005]然而，实际运行中，因为冷却对象的温度或放热(加热)对象的温度发生变化，所以，上述冷冻循环的压力比有可能会比设计时设定的值小。具体地讲，例如蒸气压缩式冷冻循环的低压压力升高了的情况，由设计膨胀比计算得到的膨胀了的流体压力(以下称为膨胀压力)就有可能会比上述低压压力低。这种情况下，膨胀机中，流体过度膨胀，将一旦压力降至上述膨胀压力的流体升压至上述低压压力排出。因此，由于膨胀机过度膨胀的工作量，为了排出进一步被升压了的流体就要消耗多余的动力。如此，迄今为止一直希望能有降低由于这样的理由而产生的过膨胀损失的膨胀机。为了解决这样的问题，本申请的申请人，研究出将膨胀室流入一侧的液体(高压流体)的一部分旁通到膨胀室吸入/膨胀过程位置的膨胀机。具体地讲，这个膨胀机，包括从向膨胀室流入的流体流入一侧分枝连通到膨胀室的吸入/膨胀过程位置的连接通路。还有，连接通路上，设置了作为调整旁通该连接通路的高压流体流量的流通控制机构的电磁阀。
[0006]在以上那样构成的膨胀机中，如上所述那样的冷冻循环低压压力比膨胀机的膨胀压力高的情况下，将电磁阀打开所规定的开度，使高压流体能够介于连接通路旁通到膨胀室的吸入/膨胀过程位置。并且，通过将膨胀机的膨胀压力升压至上述低压压力附近，就能够降低如上所述那样的过膨胀损失(参照专利文献3)。
(专利文献1)专利公开平8-338356号公报
(专利文献2)专利公开2001-116371号公报
(专利文献3)专利公开2004-197640号公报
(发明所要解决的课题)
[0007]然而，在如上所述的降低过膨胀损失的膨胀机中，冷冻循环的低压压力和膨胀机的膨胀压力几乎相等的情况下，电磁阀处于全闭状态，进行通常的膨胀运行。在此，电磁阀处于全闭状态的情况下，连接通路中从电磁阀到膨胀室之间的空间成为了连通膨胀室的死容积，其结果，就会出现这个膨胀机的动力回收率降低的问题。
[0008]有关这一点，参照图13及图14进行详细说明。图13，是表示没有上述那样的死容积的理想状态下膨胀室的容积变化和压力变化的关系的曲线图。这个曲线图，是表示作为被膨胀气体的比临界压力还高的二氧化碳(CO2)作为冷媒的情况的图。
[0009]首先，从图13的a点到b点膨胀室的容积增大的话，高压流体供给膨胀室内。接下来，超过b点的话，与停止高压流体的供给的同时开始高压流体的膨胀。膨胀室内的高压流体，其压力急剧降至c点成饱和状态。其后，这个流体，一部分蒸发成气液两相状态，压力缓缓降至d点。并且，在d点膨胀室的气缸容积到达最大以后，这个膨胀室到达排出一侧的话，膨胀室的气缸容积缩小到e点，低压流体从膨胀室排出。其后，返回a点，再一次高压流体供给膨胀室。
[0010]对此，连接通路中从电磁阀到膨胀室之间的空间成为死容积的情况，如图14所示，从b点高压流体开始膨胀的话，高压流体中只有死容积部分膨胀。为此，b点的流体到d点为止的流体压力，就成为b点至c’点至d点那样的下降，以比上述理想条件的b点至c点至d点那样的压力下降动态还要低的动态膨胀。因此，通过这个膨胀机的流体的膨胀所得到的动力回收量，也就是S1的面积，与理想条件相比减少了S2的面积部分。因此，这个膨胀机的动力回收效率降低了。
发明内容
[0011]本发明，是鉴于这样的问题点而研究出来的，其目的在于，在包括连接通路以及流通控制机构的容积型膨胀机中，抑制了由于连接通路上形成的膨胀室的死容积而引起的动力回收率的下降。
(解决课题的方法)
[0012]本发明，是在具有膨胀室的膨胀机构上，设置了防止从该膨胀室向连接通路一侧流出流体的逆流防止机构的冷冻装置。
[0013]具体地讲，第一发明，是以包括高压流体在膨胀室(62)膨胀后产生动力的膨胀机构(60)、从膨胀室(62)的流体流入一侧分枝连通到该膨胀室(62)的吸入/膨胀过程位置的连接通路(72)、设置在该连接通路(72)上的调整流体流量的流通控制机构(73、75、76)的容积型膨胀机为前提。并且，这个容积型膨胀机，还具有在上述膨胀机构(60)上设置了防止流体从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧流出的逆流防止阀机构(80)的特征。在此，“逆流防止机构”，是防止流体从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧流出的逆流防止机构，但是允许与这个流向相反的方向，也就是从连接通路(72)向膨胀室(62)一侧流入流体的“逆流防止机构”。
[0014]上述第一发明中，例如当由膨胀机构(60)膨胀了的从膨胀室(62)排出前的流体压力(膨胀压力)比冷冻循环的低压压力小的情况下，可以打开流通控制机构(73、75、76)成开放状态。这样将流通控制机构(73、75、76)打开成开放状态的话，从流体流入一侧分枝流过连接通路(72)的高压流体被引导至吸入/膨胀过程位置。其结果，膨胀室(62)内的膨胀压力被升压。因此，膨胀室(62)的膨胀压力与冷冻循环的低压压力差减小，降低了如上所述的过膨胀损失。
[0015]另一方面，例如当膨胀室(62)的膨胀压力和冷冻循环的低压压力几乎相等的情况，可以将流通控制机构(73、75、76)关闭成切断状态。这种情况下，流体流入一侧的高压流体，不在连接通路(72)分枝，直接被导入膨胀室(62)的吸入一侧。并且，膨胀机构(60)，进行通常的运行膨胀流体。
[0016]在此，本发明中，在膨胀机构(60)上设置了防止流体从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧流出的逆流防止阀机构(80)。因此，假设流通控制机构(73、75、76)即便是全关闭的切断状态，也可以防止向连接通路(72)中从该流通控制机构(73、75、76)到膨胀室(62)之间的空间流入膨胀室(62)内的流体。因此，就可以抑制连接通路(72)内的空间的一部分成为膨胀室(62)的死容积。
[0017]第二发明，是在第一发明的容积型膨胀机中，逆流防止机构(80)，兼流通控制机构的功能为特征。
上述第二发明中，逆流防止机构(80)具备流通控制机构的功能。也就是，通过使逆流防止机构(80)处于开通状态可以进行从连接通路(72)向膨胀室(62)导入高压流体，而另一方面，又可以通过使逆流防止机构(80)处于全关闭的切断状态停止从连接通路(72)向膨胀室(62)导入高压流体，同时还能防止从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧流出流体。
第三发明，是在第一发明的容积型膨胀机中，逆流防止机构(80)，设置在比连接通路(72)中的上述流通控制机构(73、75、76)更靠近膨胀室(62)的位置为特征。在此，设置在连接通路(72)上的逆流防止机构(80)，离膨胀室(62)越近越好。
[0018]上述第三发明中，与第二发明不同，逆流防止机构(80)与流通控制机构(73、75、76)是分别设置的。在此，逆流防止机构(80)，因为设置在连接通路(72)中比流通控制机构(73、75、76)更靠近膨胀室(62)的位置，就以前的膨胀机中连接通路(72)上形成的死容积成为从流通控制机构(73、75、76)到膨胀室(62)的空间而言，本发明的膨胀机中，上述死容积成为从逆流防止机构(80)到膨胀室(62)的空间。为此，可以将连接通路(72)上形成的死容积缩小的比以前的膨胀机的小。
[0019]第四发明，是在第三发明的容积型膨胀机中，逆流防止机构(80)是由逆止阀构成为特征的。
[0020]上述第四发明中，逆流防止机构(80)由逆止阀构成。并且，由这个逆止阀，防止从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出。
[0021]第五发明，是在第一至第四的任何一项发明的容积型膨胀机中，流通控制机构(73、75、76)，由开度可以调整的电动阀(73)构成为特征的。
[0022]上述第五发明中，通过调整电动阀(73)的开度，介于连接通路(72)向膨胀室(62)旁通的高压流体的流量调整为所规定流量。在此，电动阀(73)为全关闭的切断状态，由逆流防止机构(80)阻止从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出。因此，在连接通路(72)中，可以避免从上述电动阀(73)到膨胀室(62)之间的空间成为死容积。
[0023] 第六发明，是在第一至第四的任何一项发明的容积型膨胀机中，流通控制机构(73、75、76)，由可以开关的电磁开关阀(75)构成为特征的。
[0024]上述第六发明中，通过控制电磁开关阀(75)的开关时刻，介于连接通路(72)向膨胀室(62)旁通的高压流体流量调整为所规定流量。在此，当电磁开关阀(75)全关闭为切断状态下，由逆流防止机构(80)阻止从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出。因此，在连接通路(72)中，可以避免从上述电磁开关阀(75)到膨胀室(62)之间的空间成为死容积。
[0025]第七发明，是在第一至第四的任何一项发明的容积型膨胀机中，流通控制机构(73、75、76)，由在膨胀室(62)的膨胀过程中流体的压力和流体流出一侧的压力的压差比所规定的值大就开放的压差阀(76)构成为特征的。
[0026]上述第七发明中，检测在膨胀室(62)的膨胀过程中流体的压力和流体流出一侧的压力的压差，当这个压差比所规定的值大时压差阀(76)就开放。其结果，介于连接通路(72)高压流体导入膨胀室(62)。因此，可以使上述膨胀过程中流体的压力接近流体流出一侧的压力。所以，可以降低这个膨胀机构(60)中的过膨胀损失。
[0027]另一方面，在膨胀室(62)的膨胀过程中流体的压力和流体流出一侧的压力的压差比所规定的值小的情况下，压差阀(76)关闭成切断状态。其结果，介于连接通路(72)进行的向膨胀室(62)的高压流体供给就停止。在此，压差阀(76)全关闭成切断状态下，由逆流防止机构(80)阻止从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出。因此，在连接通路(72)中，可以避免从上述电磁开关阀(75)到膨胀室(62)之间的空间成为死容积。
[0028]第八发明，是在第一至第七的任何一项发明的容积型膨胀机中，构成为膨胀机构(60)进行蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程为特征的。
[0029]上述第八发明中，在进行蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程的容积型膨胀机中，从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出，由逆流防止机构(80)防止。
[0030]第九发明，是在第一至第七的任何一项发明的容积型膨胀机中，膨胀机构(60)，构成为进行高压压力成为超临界压力的蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程为特征的。
[0031]上述第九发明中，高压压力比临界压力大，也就是在进行超临界循环的膨胀行程的容积型膨胀机中，从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出，由逆流防止机构(80)防止。
[0032]第十发明，在第九发明的容积型膨胀机中，构成为膨胀机构(60)，进行用二氧化碳(CO2)冷媒的蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程为特征的。
[0033]上述第十发明中，在进行用二氧化碳(CO2)冷媒的蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程的容积型膨胀机中，从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出，由逆流防止机构(80)防止。
[0034]第十一发明，是在第一至第十的任何一项发明的容积型膨胀机中，构成为膨胀机构(60)是旋转式膨胀机构，通过流体的流体的膨胀回收旋转动力为特征的。在此，“旋转式膨胀机构”，意味着是由摆动式、旋转式、涡旋式等流体机械构成的膨胀机构。
[0035]上述第十一发明，在具有旋转式膨胀机构的容积型膨胀机中，从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出，由逆流防止机构(80)防止。
第十二发明，是以外壳(31)内包含：容积型膨胀机(60)、电动机(40)、和由上述容积型膨胀机(60)及电动机(40)驱动来压缩流体的压缩机(50)的流体机械为前提。并且，这个流体机械是以容积型膨胀机(60)由第一至第十一的任何一项发明的容积型膨胀机构成为特征的。
[0036]上述第十二发明中，从第一至第十一发明的容积型膨胀机(60)的旋转动力及电动机(40)的旋转动力传递给压缩机(50)，驱动压缩机(50)。
—发明的效果—
[0037]根据上述第一发明，流通控制机构(73、75、76)成全闭状态，膨胀机中进行通常运行之际，由逆流防止机构(80)防止了从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出。因此，抑制了连接通路(72)的一部分成为膨胀室(62)的死容积。为此，就能够抑制如图14所示那样的，膨胀过程中流体压力如b至c’至d那样的降低，其结果，也就抑制了由这个膨胀机得到的回收动力减少为S1面积那样。所以，这个膨胀机就能够进行如图13所示的接近理想状态的流体膨胀，也就可以提高由这个膨胀机得到的动力回收效率。
[0038]根据上述第二发明，是使逆流防止机构(80)上具有流通控制机构的功能。因此，由逆流防止机构(80)，在可以调整从连接通路(72)向膨胀室(62)的吸入/膨胀过程位置的旁通流量的同时，还可以防止从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出。所以能够减少这个膨胀机的零件数。
根据上述第三发明，通过在连接通路(72)上比流通控制机构(73、75、76)更靠近膨胀室(62)的位置设置逆流防止机构(80)，就能够确实缩小连接通路(72)的死容积。还有，通过将逆流防止机构(80)设置在比流通控制机构(73、75、76)更靠近膨胀室(62)一侧，无论将上述流通控制机构(73、75、76)设置在连接通路(72)的什么位置，连接通路(72)的死容积都不会增大。所以，例如连接通路(72)与形成在膨胀机构(60)内部的膨胀室(62)连通的情况下，在位于膨胀机构(60)外部的连接通路(72)的位置还可以设置上述流通控制机构(73、75、76)。这样做的话，具有较复杂构造的流通控制机构(73、75、76)就容易更换或维修。
[0039]根据上述第四发明，使用逆止阀作为逆流防止机构(80)。因此，由简单的构造就可以抑制从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出的同时，还可以有效的抑制连接通路(72)的一部分成为膨胀室(62)的死容积。
[0040]根据上述第五发明，通过由电动阀(73)构成流通控制机构(73、75、76)，就可以容易的调整连接通路(72)中高压流体的旁通量。因此，这个膨胀机使用于冷冻循环的膨胀行程的情况下，当冷冻循环的低压压力比膨胀室(62)的膨胀压力低的时候，将所规定流量的高压流体从连接通路(72)导入膨胀室(62)，就可以使上述膨胀压力接近冷冻循环的低压压力。所以，就可以进一步提高这个膨胀机的动力回收效率。
[0041]根据上述第六发明，通过由电磁开关阀(75)构成流通控制机构(73、75、76)，改变该电磁开关阀(75)的开关时刻，就可以容易的调整高压流体的旁通量。所以，可以用较简单的构造构成流通控制机构的同时，还可以得到与第五发明同样的作用效果。
[0042]根据上述第七发明，在膨胀室(62)的膨胀过程中当流体的压力与流体流出一侧的压力的压差比所规定的值大的情况下，通过打开压差阀(76)，可以将高压流体从连接通路(72)导入膨胀室(62)。并且，在上述膨胀过程中可以使流体的压力和流体流出一侧的压力接近。所以，例如将这个膨胀机用于冷冻循环的膨胀行程的情况下，可以使膨胀室(62)的膨胀压力和冷冻循环的低压压力基本相同。所以，确实可以减少这个膨胀机的过膨胀损失，提高动力回收效率。
[0043]根据上述第八发明，将本发明的膨胀机利用于蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程中。因此，就可以有效的减少上述压缩式冷冻循环中膨胀机的过膨胀损失。还有，确实可以由逆流防止机构(80)减小连接通路(72)中的死容积，有效的回收上述压缩式冷冻循环的膨胀行程所得到的动力。
[0044]根据上述第九发明，将本发明的膨胀机利用于超临界循环的膨胀行程。然而，超临界循环的膨胀行程中，因为向膨胀机流入的冷媒压力较高，所以很容易发生因膨胀室(62)的死容积引起的动力回收量降低。另一方面，本发明中，因为是极力减少这样的膨胀室(62)的死容积，所以，就可以有效的提高这个膨胀机的动力回收效率。
[0045]根据上述第十发明，将本发明的膨胀机利用于使用二氧化碳(CO2)冷媒的超临界循环的膨胀行程中。所以，可以得到第九发明的以上所述的效果。
[0046]根据上述第十一发明，将本发明的膨胀机，适用于摆动式、旋转式、涡旋式等代表性的旋转式膨胀机。所以，就可以提高由这个旋转式膨胀机的流体膨胀得到的旋转动力的回收效率。
[0047]根据上述第十二发明，将本发明的容积型膨胀机(60)，适用于包括压缩机(50)、电动机(40)的流体机械。所以，通过提高容积型膨胀机(60)的动力回收效率，即可以降低电动机(40)所负担的上述压缩机(50)的动力又可以有效的驱动这个压缩机(50)。还有，将这个流体机械的容积型膨胀机(60)利用于蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程的同时，还通过将这个流体机械的压缩机(50)利用于压缩行程，就可以进行良好的节能冷冻循环。
附图说明
[0048]图1，是实施方式1的空调机配管系统图。
图2，是实施方式1的压缩/膨胀单元的概略剖面图。
图3，是表示膨胀机构动作的概略剖面图。
图4，是表示旋转轴的旋转角度为0°或360°时的实施方式1的膨胀机构主要部位的概略剖面图。
图5，是表示旋转轴的旋转角度为45°时的实施方式1的膨胀机构主要部位的概略剖面图。
图6，是表示旋转轴的旋转角度为90°时的实施方式1的膨胀机构主要部位的概略剖面图。
图7，是表示旋转轴的旋转角度为135°时的实施方式1的膨胀机构主要部位的概略剖面图。
图8，是表示旋转轴的旋转角度为180°时的实施方式1的膨胀机构主要部位的概略剖面图。
图9，是表示旋转轴的旋转角度为225°时的实施方式1的膨胀机构主要部位的概略剖面图。
图10，是表示旋转轴的旋转角度为270°时的实施方式1的膨胀机构主要部位的概略剖面图。
图11，是表示旋转轴的旋转角度为315°时的实施方式1的膨胀机构主要部位的概略剖面图。
图12，是实施方式1的逆流防止机构的主要部位的扩大剖面图。表示设计压力的运行条件下的膨胀室的容积和压力关系的曲线图。
图13，是表示理想状态下膨胀室的容积和压力关系的曲线图。
图14，是表示在连接通道上形成固定容积的情况下膨胀室的容积和压力的关系的曲线图。
图15，是表示实施方式2的膨胀机构的主要部位的概略剖面图。
图16，是表示实施方式3的膨胀机构的主要部位的概略剖面图。
图17，是表示实施方式3的差压阀的构造和动作的概略剖面图。
图18，是表示实施方式4的膨胀机构的主要部位的概略剖面图。
图19，是表示实施方式4的膨胀机构的动作的概略剖面图。
图20，是表示实施方式5的膨胀机构的主要部位的概略剖面图。
图21，是表示实施方式5的膨胀机构的内部构造的概略剖面图。
图22，是表示实施方式5的膨胀机构的动作的概略剖面图。
图23，是表示实施方式6的膨胀机构的主要部位的概略剖面图。
图24，是表示实施方式6的膨胀机构的内部的概略剖面图。
图25，是表示实施方式6的膨胀机构的动作的概略剖面图。
图26，是表示其他实施方式的逆流防止机构的第一例的扩大剖面图。
图27，是表示其他实施方式的逆流防止机构的第二例的扩大剖面图。
图28，是表示其他实施方式的逆流防止机构的第三例的扩大剖面图。
(符号说明)
[0049](10)    空调机
      (20)    冷媒回路
      (30)    压缩/彭胀单元(流体机械)
      (31)    外壳
      (40)    电动机
      (50)    压缩机
      (60)    膨胀机构(容积型膨胀机)
      (61)    气缸
      (72)    连接管(连接通路)
      (73)    电动阀(流通控制机构)
      (75)    电磁阀(流通控制机构)
      (76)    差压阀(流通控制机构)
      (80)    逆止阀(防止逆流机构)
具体实施方式
[0050]以下，基于图面详细说明本发明的实施方式。
[0051](第一实施方式)
第一实施方式，是构成使用本发明的流体机械的空调机(10)。
[0052]《空调机的整体构成》
如图1所示那样，上述空调机(10)，也就是所谓的分离式空调机，包括设置在屋外的室外机(11)、和设置在屋内的室内机(13)。室外机(11)中，收纳有室外风扇(12)、室外热交换器(23)、第一四通转向阀(21)、第二四通转向阀(22)以及压缩/膨胀单元(30)。另一方面，在室内机(13)中，收纳了室内风扇(14)及室内热交换器(24)。并且，上述室外机(11)和上述室内机(13)，由一对连接配管(15、16)连接。
[0053]上述空调机(10)上，设置了冷媒回路(20)。上述冷媒回路(20)，是连接了压缩/彭胀单元(30)及室内热交换器(24)等的封闭回路。还有，这个冷媒回路(20)上，填充了作为冷媒的二氧化碳(CO2)。
[0054]上述室外热交换器(23)和室内热交换器(24)，任何一个都是由横向肋片式管片型热交换器构成的。室外热交换器(23)中，冷媒回路(20)中循环的冷媒与室外空气进行热交换。室内热交换器(24)中，冷媒回路(20)中循环的冷媒与室内空气进行热交换。
[0055]上述第一四通转向阀(21)，包括四个孔。这个第一四通转向阀(21)，第一孔通过配管与压缩/彭胀单元(30)的喷出孔(35)连接，第二孔通过配管介于连接配管(15)与室内热交换器(24)的一端连接，第三孔通过配管与室外热交换器(23)的一端连接，第四孔通过配管与压缩/膨胀单元(30)的吸入孔(34)连接。并且，第一四通转向阀(21)，构成为：第一孔和第二孔连通且第三孔和第四孔连通的状态(图1中实线所示状态)，与，第一孔和第三孔连通且第二孔和第四孔连通的状态(图1中虚线所示状态)能够互相转换的形式。
[0056]上述第二四通转向阀(22)，包括四个孔。这个第二四通转向阀(22)，第一孔通过配管与压缩/膨胀单元(30)的流出孔(37)连接，第二孔通过配管与室外热交换器(23)的另一端连接，第三孔通过配管介于连接配管(16)与室内热交换器(24)的另一端连接，第四孔通过配管与压缩/膨胀单元(30)的流入孔(36)连接。并且，第二四通转向阀(22)，构成为：第一孔和第二孔连通且第三孔和第四孔连通的状态(图1中实线所示状态)，与，第一孔和第三孔连通且第二孔和第四孔连通的状态(图1中虚线所示状态)能够互相转换的形式。
[0057]《压缩/膨胀单元的构成》
如图2所示，压缩/膨胀单元(30)，构成本发明的流体机械。这个压缩/膨胀单元(30)，是在横长的圆筒形密封容器的外壳(31)内部收纳了压缩机构(50)、膨胀机构(60)以及电动机(40)。还有，在这个外壳(31)内，在图2中从左向右按顺序设置了压缩机构(50)、电动机(40)和膨胀机构(60)。尚，在参照图2的说明中所使用的“左”“右”，分别意味着图2中的左右的意思。
[0058]上述电动机(40)，设置在外壳(31)长方向的中央部。这个电动机(40)，由定子(41)和转子(42)构成。定子(41)，固定在上述外壳(31)内。转子(42)，设置在定子(41)的内侧。还有，转子(42)上，贯穿着与该转子(42)同轴的旋转轴(45)的主轴部(48)。
[0059]上述旋转轴(45)，在它的右端一侧形成了大直径偏心部(46)，在它的右端一侧形成了小直径偏心部(47)。大直径偏心部(46)，形成的比主轴部(48)的直径还大，从主轴部(48)的轴心偏心所规定的量。另一方面，小直径偏心部(47)，形成为比主轴部(48)的直径小，从主轴部(48)的轴心偏心所规定的量。并且，这个旋转轴(45)，构成旋转轴。
[0060]上述旋转轴(45)上，尽管未图示，连接着油泵。还有，上述外壳(31)的底部储留着润滑油。这儿的润滑油，由油泵吸起，供给压缩机构(50)以及膨胀机构(60)起润滑作用。
[0061]上述压缩机构(50)，构成所谓的涡旋式压缩机。这个压缩机构(50)，包括固定涡旋部(51)、可动涡旋部(54)、机架(57)。还有，压缩机构(50)上，设置了上述吸入孔(34)和喷出孔(35)。
[0062]上述固定涡旋部(51)中，在镜板(52)上突设了涡旋状固定侧齿板(53)。这个固定涡旋部(51)的镜板(52)，固定在外壳(31)上。另一方面，上述可动涡旋部(54)中，板状的镜板(55)上突设了涡旋状可动侧齿板(56)。固定涡旋部(51)和可动涡旋部(54)，设置为相对的形式。并且，通过固定侧齿板(53)和可动侧齿板(56)的啮合，分隔压缩室(59)。
[0063]上述吸入孔(34)，它的一端连接在固定侧齿板(53)及可动侧齿板(56)的外周一侧。另一方面，上述喷出孔(35)，连接在固定涡旋部(51)的镜板(52)中央，另一端向着压缩室(59)开口。
[0064]上述可动涡旋部(54)的镜板(55)，在它的右面一侧中央部形成了突出部分，这个突出部分中插入了旋转轴(45)的小直径偏心部(47)。
还有，上述可动涡旋部(54)，介于轴承(58)支撑在机架(57)上。这个轴承(58)，是为限制可动涡旋部(54)自转的。并且，可动涡旋部(54)不自转，以所规定的旋转半径公转。这个可动涡旋部(54)的旋转半径，与小直径偏心部(47)的偏心量相同。
[0065]上述膨胀机构(60)，是所谓的摇动活塞型膨胀机构，构成本发明的容积型膨胀机。这个膨胀机构(60)，包括气缸(61)、前冒头(front heat)(63)、后冒头(rear heat)(64)、活塞(65)。还有，膨胀机构(60)上，设置了上述流入孔(36)和流出孔(37)。
[0066]上述气缸(61)，它的左侧端面由前冒头(63)封堵，它的右侧端面由后冒头(64)封堵。也就是，前冒头(63)和后冒头(64)，分别构成封闭部件。
[0067]上述活塞(65)，收纳在两端由前冒头(63)和后冒头(64)封闭的气缸(61)的内部。并且，如图4所示那样，气缸(61)内形成膨胀室(62)的同时，活塞(65)的外周面实际上和气缸(61)内表面滑动接触的。
[0068]如图4(a)所示那样，上述活塞(65)，形成为圆环或圆筒状。活塞(65)的内径，基本和大直径偏心部(46)的外径相等。并且，旋转轴(45)的大直径偏心部(46)设置为贯穿活塞(65)，活塞(65)的内周面和大直径偏心部(46)的外周面几乎是全表面滑动接触。
[0069]还有，上述活塞(65)上，整体设置了叶片(66)。这个叶片(66)，形成为板状，从活塞(65)的外周面向外突出。夹在气缸(61)的内表面和活塞(65)的外表面之间的膨胀室(62)，由这块叶片(66)分隔为高压一侧(吸入/膨胀一侧)和低压一侧(排出一侧)。
[0070]上述气缸(61)上，设置了一对衬套(67)。各衬套(67)，各自形成为半月状态。这个衬套(67)，夹着叶片(66)设置，与叶片(66)一起滑动。还有，衬套(67)，在夹着叶片(66)的状态下相对于气缸(61)自由旋转。
[0071]如图4所示那样，上述流入孔(36)，形成在前冒头(63)上，构成导入通道。流入孔(36)的终端，在前冒头(63)的内侧面中，在流入孔(36)不直接与膨胀室(62)连通的位置开口。具体地讲，流入孔(36)的终端，在前冒头(63)内侧面中与大直径偏心部(46)的端面滑动部分，
图4(a)的主轴部(48)的轴心稍稍偏左的位置开口。
[0072]前冒头(63)上，还行成了槽状通道(69)。如图4(b)所示那样，这个槽状通道(69)，是通过将前冒头(63)从它的内表面开槽，形成为向前冒头(63)的内侧面开口的凹槽状。
[0073]在前冒头(63)内侧面的槽状通道(69)的开口部分，在图4(a)中上下细长的长方形状。槽状通道(69)，在同图(a)的主轴部(48)的比轴心靠左侧的位置。还有，这个槽状通道(69)，在同图(a)中，位于下端与前冒头(63)的内侧面中大直径偏心部(46)的端面滑动接触的位置。并且，这个槽状通道(69)，是可能与膨胀室(62)连通的。
[0074]旋转轴(45)的大直径偏心部(46)上，形成了连通路(70)。如图4(b)所示那样，这个连通路(70)，是通过将大直径偏心部(46)的端面一侧开槽形成的，是对着前冒头(63)在大直径偏心部(46)的端面上开口形成的凹槽状。
[0075]还有，如图4(a)所示的那样，连通路(70)，形成为沿着大直径偏心部(46)的外周延伸的圆弧状。再有，连通路(70)中在它周长方向的中央，连接主轴部(48)的轴心和大直径偏心部(46)的轴心的连线上，位于相对于大直径偏心部(46)的轴心的与主轴部(48)轴心相反一侧的位置。并且，旋转轴(45)旋转的话，随之大直径偏心部(46)的连通路(70)也移动，介于这个连通路(70)流入孔(36)和槽状通道(69)间断性连通。
[0076]如图4(a)所示那样，上述流出孔(37)，形成在气缸(61)上。这个流出孔(37)的始端，开口在面临膨胀室(62)的气缸(61)的内周面上。还有，流出孔(37)的始端，开口在同图(a)中叶片(66)右侧附近。
[0077]再有，上述膨胀机构(60)上，作为连接于从膨胀室(62)的流体流入一侧的流入孔(36)分枝的该膨胀室(62)的吸入/膨胀过程位置的连接通路，设置了连接管(72)。这个连接管(72)上，设置了进行转换流通/停止以及流量调整流过该连接管(72)的冷媒的流通控制机构(73)、和防止从膨胀室(62)向连接管(72)一侧的流体流出的逆流防止机构(80)。
[0078]上述连接管(72)，连接于图4(a)的叶片(66)左侧附近。具体地讲，上述连接管(72)，以旋转轴(45)的旋转中心为基准以衬套(67)转动中心所处位置为0°，在图4(a)中逆时针旋转20°至30°的位置时，一部分贯穿气缸(61)连通。
[0079]上述流通控制机构(73)，设置在位于上述连接管(72)中气缸(61)外部的位置。这个流通控制机构(73)，由开度可调整的电动阀(喷射阀)构成。并且，电动阀(73)，构成为通过调整它的开度，就能够调整流过上述连接管(72)的冷媒流量。
[0080]上述逆流防止机构，由逆止阀(80)构成。这个逆止阀(80)，设置在位于连接管(72)中气缸(61)内部的位置。并且，逆止阀(80)，比电动阀(73)更靠膨胀室(62)一侧，且设置在该膨胀室(62)附近。
[0081]更具体地讲，逆止阀(80)，如图12所示那样，是由支撑台(81)、螺旋弹簧(82)、阀体(83)、以及阀座(84)构成。支撑台(81)，固定支撑在连接管(72)的内壁中。这个支撑台(81)上，形成了多个流通孔(85)。螺旋弹簧(82)，它的一端支撑(固定)在上述支撑台(81)的与膨胀室(62)相反一侧的面上，同时，另一端上支撑着上述阀体(83)。阀体(83)，是由形成为近似半球状至台型圆柱状的球形阀体构成。阀座(84)，以位于阀体(83)先端部附近的形式固定支撑在连接管(72)上。阀体(83)，由于上述螺旋弹簧(82)的弹性能够接触到这个阀座(84)上。通过以上的构成，逆止阀(80)在允许从连接管(72)向膨胀室(62)一侧的流体流过的同时，阻止从膨胀室(62)向连接管(72)一侧的流体流过。
[0082]如图4所示那样，本实施方式1的空调机(10)上，在一般设置于冷媒回路(20)的高压感应器(74a)及低压感应器(74b)的基础上，还设置了检测膨胀室(62)的压力的过膨胀压力感应器(74c)。还有，这个空调机(10)的控制器(74)，基于由这些感应器(74a、74b、74c)检测的压力，控制上述电动阀(73)。
[0083]—运行动作—
说明上述控制器(81)的动作。在此，说明空调机(10)的冷房运行时和暖房运行时的动作，接着还说明膨胀机构(60)的动作。
[0084]《冷房运行》
冷房运行时，第一四通转向阀(21)及第二四通转向阀(22)转换成如图1虚线所表示的状态。在这个状态下向压缩/膨胀单元(30)的电动机(40)通电的话，在冷媒回路(20)中循环二氧化碳(CO2)冷媒进行蒸气压缩式的冷冻循环(超临界循环)。
[0085]由压缩机构(50)压缩了的冷媒，通过喷出孔(35)从压缩/彭胀单元(30)喷出。这种状态下，冷媒的压力，比它的临界压力高。这个喷出冷媒，通过第一四通转向阀(21)送到室外热交换器(23)。在室外热交换器(23)中，流入的冷媒与由室外风扇(12)送来的室外空气进行热交换。通过这个热交换，冷媒向室外空气放热。
[0086]由室外热交换器(23)放热后的冷媒，通过第二四通转向阀(22)，再通过流入孔(36)流入压缩/膨胀单元(30)的膨胀机构(60)。在膨胀机构(60)中，高压冷媒膨胀，它内部的能量转换为旋转轴(45)的旋转动力。膨胀后的低压冷媒，通过流出孔(37)从压缩/膨胀单元(30)流出，再通过第二四通转向阀(22)送到室内热交换器(24)。
[0087]在室内热交换器(24)中，流入的冷媒与由室内风扇(14)送来的室内空气进行热交换。通过这个热交换，冷媒从室内空气吸热蒸发，冷却室内空气。从室内热交换器(24)流出的低压冷媒，通过第一四通转向阀(21)，再通过吸入孔(34)吸入到压缩/膨胀单元(30)的压缩机构(50)。压缩机构(50)，压缩吸入的冷媒后喷出。
[0088]《暖房运行》
暖房运行时，第一四通转向阀(21)及第二四通转向阀(22)转换成如图1实线所表示的状态。在这个状态下向压缩/膨胀单元(30)的电动机(40)通电的话，在冷媒回路(20)中循环二氧化碳(CO2)冷媒进行蒸气压缩式的冷冻循环(超临界循环)。
[0089]由压缩机构(50)压缩了的冷媒，通过喷出孔(35)从压缩/膨胀单元(30)喷出。这种状态下，冷媒的压力，比它的临界压力高。这个喷出冷媒，通过第一四通转向阀(21)送到室内热交换器(24)。在室内热交换器(24)中，流入的冷媒与室内空气进行热交换。通过这个热交换，冷媒向室内空气放热。
[0090]由室内热交换器(24)放热后的冷媒，通过第二四通转向阀(22)，再通过流入孔(36)流入压缩/彭胀单元(30)的膨胀机构(60)。在膨胀机构(60)中，高压冷媒膨胀，它内部的能量转换为旋转轴(45)的旋转动力。膨胀后的低压冷媒，通过流出孔(37)从压缩/膨胀单元(30)流出，再通过第二四通转向阀(22)送到室外热交换器(23)。
[0091]在室外热交换器(23)中，流入的冷媒与室外空气进行热交换，冷媒从室外空气吸热蒸发。从室外热交换器(23)流出的低压冷媒，通过第一四通转向阀(21)，再通过吸入孔(34)吸入到压缩/膨胀单元(30)的压缩机构(50)。压缩机构(50)，压缩吸入的冷媒后喷出。
[0092]《膨胀机构的动作》
接下来，参照图3至图11说明膨胀机构(60)的动作。尚，图3，是表示相对于大直径偏心部(46)的中心轴旋转轴(45)每旋转45°的垂直于膨胀机构(60)的断面。还有，在图4至图11各图中，各图(a)，是扩大表示图3中每个旋转角的膨胀机构(60)的剖面，各图(b)，是表示沿着大直径偏心部(46)的中心轴的膨胀机构(60)的剖面。尚，在图4至图11各图中，各图(b)中省略了主轴部(48)的剖面表示。
[0093]向膨胀机构(60)导入冷媒的话，旋转轴(45)在图3至图11各图中沿逆时针方向旋转。
[0094]旋转轴(45)的旋转角度在0°时，如图3、图4所示，流入孔(36)的终端由大直径偏心部(46)的端面覆盖。也就是，流入孔(36)，由大直径偏心部(46)成闭塞状态。另一方面，大直径偏心部(46)的连通路(70)，只由槽状通路(69)成连通状态。这个槽状通道(69)，由活塞(65)和大直径偏心部(46)的端面覆盖，成不与膨胀室(62)连通的状态。还有，膨胀室(62)，由于连通于流出孔(37)，所以，它的整体都成为低压一侧。在这时，膨胀室(62)与流入孔(36)成切断状态，高压冷媒不流入膨胀室(62)。
[0095]旋转轴(45)的旋转角度在45°时，如图3、图5所示，流入孔(36)成连通于大直径偏心部(46)的连通路(70)的状态。这个连通路(70)，槽状通道(69)也连通。槽状通道(69)，在图3或图5(a)中上端部分成偏离活塞(65)的端面的状态，与膨胀室(62)的高压一侧连通。在这时，膨胀室(62)介于连通路(70)及槽状通道(69)成为与流入孔(36)连通的状态，高压冷媒流入膨胀室(62)的高压一侧。也就是，向膨胀室(62)的高压冷媒的导入，在旋转轴(45)的旋转角度从0°到45°之间开始。
[0096]旋转轴(45)的旋转角度为90°时，如图3、图6所示，依然是膨胀室(62)介于连通路(70)及槽状通道(69)成为与流入孔(36)连通的状态。为此，在旋转轴(45)的旋转角度从0°到45°之间，向膨胀室(62)的高压一侧流入高压冷媒在继续。
[0097]旋转轴(45)的旋转角度为135°时，如图3、图7所示，大直径偏心部(46)的连通路(70)成偏离槽状通道(69)及流入孔(36)双方的状态。在这时，膨胀室(62)与流入孔(36)成切断状态，高压冷媒不流入膨胀室(62)。因此，向膨胀室(62)的高压冷媒的导入，在旋转轴(45)的旋转角度从90°到135°之间结束。
[0098]向膨胀室(62)的高压冷媒的导入结束后，膨胀室(62)的高压一侧成为封闭空间，流入那儿的冷媒膨胀。也就是，如图3、图8至图11所示，旋转轴(45)旋转膨胀室(62)高压一侧的容积渐渐增大。还有，在这期间，从连通流出孔(37)的膨胀室(62)的低压一侧，膨胀后的低压冷媒通过流出孔(37)不断排出。
[0099]膨胀室(62)中的冷媒膨胀，在旋转轴(45)的旋转角度从315°至360°之间，也就是活塞(65)与气缸(61)接触的部分到达流出孔(37)为止一直继续。并且，活塞(65)与气缸(61)的接触部分横切流出孔(37)时，膨胀室(62)与流出孔(37)连通，膨胀后的冷媒开始排出。
[0100]在以上那样的膨胀机构(60)动作时，上述冷媒回路(20)的冷房运行和暖房运行的转换，或者是由于外界空气温度的变化等，冷冻循环的低压压力有可能上升。在这样的条件下，由膨胀室(62)膨胀了的冷媒的压力(图11(a)中的低压冷媒压力)，比冷冻循环的低压压力还低，在低压冷媒排出时产生过膨胀损失。因此，在本实施方式的膨胀机构(60)中，上述控制器(74)，基于上述感应器(74a、74b、74c)检测的压力进行以下那样的运行控制。
[0101]具体地讲，例如低压感应器(74b)和过膨胀压力感应器(74c)的压差比所规定的值大的话，连接管(72)的电动阀(73)开放到所规定的开度。其结果，从流入孔(36)分枝的高压冷媒流过连接管(72)。并且，通过了电动阀(73)的高压冷媒到达逆止阀(80)。
[0102]高压冷媒到达逆止阀(80)的话，如图12(a)所示，逆止阀(80)的阀体(81)被这个高压冷媒推向膨胀室(62)一侧。其结果，阀体(81)从阀座(84)分离，在两者间通过高压冷媒。并且，高压冷媒，通过支撑台(81)的流通孔(85)后，被导入膨胀室(62)。其结果，膨胀室(62)的冷媒压力上升。为此，在膨胀室(62)膨胀了的冷媒的压力和冷冻循环的低压压力基本相等，降低了如上所述的过膨胀损失。
[0103]另一方面，在冷媒回路(20)中进行理想状态的冷冻循环的情况下，进行从连接管(72)向膨胀室(62)的高压冷媒注入就不再必要，膨胀室(62)进行通常的运行。因此，这种状态中连接管(72)的电动阀(73)成为全关闭状态。其结果，逆止阀(80)的阀体(83)上，来自流入孔(36)一侧的高压冷媒的压力不起作用，阀体(83)，如图12(b)所示那样，处于由螺旋弹簧(82)的弹力压到阀座(84)上的状态。因此，膨胀机构(60)通常运行时，从膨胀室(62)向连接管(72)一侧的冷媒流出，由逆止阀(80)阻止。
[0104]—实施方式1的效果—
如以上所说明了的那样，根据上述实施方式1，在膨胀室(62)中产生过膨胀的条件中，通过将连接管(72)的电动阀(73)开放到所规定的开度，将从流入孔(36)分枝了的高压冷媒从连接管(72)导入膨胀室(62)。因此，使膨胀室(62)中膨胀的冷媒压力升高，就可以解除过膨胀。所以，也就可以提高这个膨胀机的动力回收效率。
[0105]另一方面，膨胀机构(60)中进行理想的膨胀，在将电动阀(73)关闭进行运行之际，逆止阀(80)防止从膨胀室(62)向连接管(72)一侧的冷媒的流出。为此，连接管(72)中从电动阀(73)到膨胀室(62)为止的之间的容积成为膨胀室(62)的死容积，其结果，在如图14所示的膨胀行程中能够抑制冷媒压力的降低。因此，如以前的在连接管(72)上没有设置逆止阀(80)的情况下，动力回收量成为如图14的S1那样，于此向对，通过本发明那样的在连接管(72)上设置逆止阀(80)，可以使动力回收量成为S1+S2的面积。也就是，本发明的膨胀机中，在电动阀(73)处于全闭的通常运行状态下，可以由逆止阀(80)抑制如上所述的死容积，这样就可以提高通常运行时的动力回收效率。
[0106]还有，上述实施方式1中，是将逆止阀(80)设置在位于气缸(61)内部的连接管(72)上且膨胀室(62)的附近。因此，就可以极力抑制连接管(72)的死容积。还有，上述实施方式1中，将电动阀(73)设置在位于气缸(61)外部的连接管(72)上。因此，可以在膨胀机构(60)的外部容易的进行构造较复杂的电动阀(73)的交换或维修。
[0107]再有，上述实施方式1中，将膨胀机构(60)利用于超临界循环的膨胀行程。然而，超临界循环的膨胀行程中，因为流向膨胀机的冷媒压力比较高，因为膨胀室(62)的死容积而引起的动力回收量就容易降低。另一方面，本实施方式中，因为用逆止阀(80)极力降低了这样的膨胀室(62)的死容积，就可以有效的提高这个膨胀机的动力回收效果。
[0108]《发明的实施方式2》
本发明的实施方式2，是在实施方式1的流体机械中，如图15所示那样，在膨胀机构(60)的连接管(72)上，设置的不是电动阀(73)而是可以开闭的电磁阀(75)。还有，上述控制器(74)，构成为由膨胀室(62)的过膨胀产生的条件在所规定的时刻开闭上述电磁阀(75)。在这个实施方式2中，其他部分，包括上述逆流防止机构与实施方式1的构成相同。
[0109]在这个实施方式2中，当发生过膨胀时，通过在所规定的时刻打开连接管(72)的电磁阀(75)，使膨胀室(62)的冷媒压力上升就能够解除过膨胀状态。还有，在本实施方式2中也是，在电磁阀(75)为全闭状态的通常运行时，可以由逆止阀(80)防止从膨胀室(62)向连接管(72)的冷媒流出。因此，在本实施方式中，也抑制了因为膨胀室(62)的死容积引起的动力回收效率的下降。
[0110]《发明的实施方式3》
本发明的实施方式3，如图16所示那样，作为设置在连接管(72)上的流通控制机构，取代实施方式1中的电动阀(73)或实施方式2中的电磁阀(75)，使用压差阀(76)。这个压差阀(76)，是在膨胀室(62)的膨胀过程中间位置时流体的压力和流体流出一侧的压力产生了所规定的压差时而动作。这些压力直接作用于该压差阀(76)上。还有，在实施方式3中也是，与以上所述的相同，逆流防止机构的逆止阀(80)设置在连接管(72)上。
[0111]上述压差阀(76)，如图17所示那样，是由固定在上述连接管(72)上的阀合(91)、可动的设置在阀合(91)中的阀体(92)、将阀体(92)向一个方向回弹的弹簧(93)(参照图17(b))构成的。阀合(91)，是能够将阀体(92)活动可能的支撑的并形成了收纳凹部(91a)的中空部件，包括连通该收纳凹部(91a)的四个孔。上述阀体(92)，是可以改变关闭上述连接管(72)的关闭位置、和开通该连接管(72)的开通位置的可变位阀体，由上述弹簧(93)从开通位置回弹到关闭位置。
[0112]上述连接管(72)，是以与上述阀合(91)中的阀体(92)移动方向交叉的方向固定在上述阀合(91)上。阀体(92)，嵌合在阀体(91)的收纳凹部(91a)中，形成为可在上述关闭位置和开通位置间滑动。还有，阀体(92)，具有在上述开通位置使上述连接管(72)开口，在上述关闭位置使上述连接管(72)关闭的连通孔(92a)。
[0113]上述阀合(91)上，连接着连通膨胀室(62)膨胀过程的中间位置的第一连通管(95)、连通流体流出一侧的流出孔(37)的第二连通孔(96)。第一连通孔(95)，在与弹簧(93)相反一侧的端部，也就是阀体(92)的开通位置一侧的端部，连接于上述阀合(91)，使来自膨胀室(62)的压力P1作用于阀体(92)上。还有，第二连通管(96)，在弹簧(93)一侧，也就是阀体(92)的关闭位置一侧端部，连接于上述阀体(91)，使来自流体流出一侧的压力P2(冷冻循环的低压压力)作用于阀体(92)。通过这样，流体流出一侧的压力比膨胀室(62)的压力升高，两压力P1、P2之间产生了比所规定值大的压差时，上述压差阀(76)动作。
[0114]这个实施方式3中，例如当冷冻循环低压的流出孔(37)的压力P2比膨胀室(62)的压力P1高，而两压力P1、P2的差变得比所规定值大时，压差阀(76)开通。因此，流入一侧的冷媒的一部分介于连接管(72)导入膨胀室(62)。其结果，升高了膨胀室(62)的压力，消除了过膨胀。
[0115]另一方面，膨胀机构(60)在理想状态下运行的情况，膨胀机构(60)流出孔(37)和膨胀室(62)之间实际上并不产生压差，压差阀(76)成关闭状态。在此，即便是在实施方式3中，如图16所示那样，逆流防止机构的逆止阀(80)，防止了从膨胀室(62)向连接管(72)一侧的冷媒的流出。因此，可以缩小膨胀室(62)的死容积，也就可以进行动力回收率高的运行。
[0116]《发明的实施方式4》
本发明的实施方式4，是在上述实施方式1的基础上改变了膨胀机构(60)的构成。具体地讲，相对于实施方式1的膨胀机构(60)为摇动活塞型的构成，本实施方式的膨胀机构(60)，为滚动活塞型的构成。在此，就本实施方式的膨胀机构(60)，说明与上述实施方式1不同的点。
[0117]如图18所示那样，在本实施方式中，叶片(66)与活塞(65)分体形成。也就是，本实施方式的活塞(65)，形成为单纯的圆环状或圆筒状。还有，本实施方式的气缸(61)上，形成了叶片槽(68)。
[0118]上述叶片(66)，进退自由地设置在气缸(61)的叶片槽(68)中。还有，叶片(66)，由图外的弹簧回弹，它的先端(图18的下端)被压紧在活塞(65)的外周面上。并且，如图19(省略逆流防止机构(80)的图示)所表示的顺序，即便是在气缸(61)内活塞(65)移动，这个叶片(66)沿着叶片槽(68)在同图的上下移动，它的先端保持与活塞(65)接触的状态。并且，通过将叶片(66)的先端压紧到活塞(65)的外周面上，膨胀室(62)分隔为高压一侧和低压一侧。
[0119]这个实施方式4中，也是由连接管(72)连接流入孔(36)和膨胀室(62)的吸入/彭长过程内的位置，在连接管(72)上设置电动阀(73)。因此，在膨胀机构(60)的过膨胀时，可以将流入孔(36)一侧冷媒的一部分导入到膨胀室(62)内，所以就能解除上述过膨胀。
[0120]再有，这个实施方式4中，也是在连接管(72)中比电动阀(73)更靠近膨胀室(62)一侧设置了逆流防止机构的逆止阀(80)。因此，在电动阀(73)全关闭状态的通常运行时，就可以防止从膨胀室(62)向连接管(72)一侧的冷媒流出，也就可以缩小膨胀室(62)的死容积。因此，可以提高这个膨胀机构(60)的动力回收效率。
[0121]《发明的实施方式5》
本发明的实施方式5，是改变了上述实施方式1的膨胀机构(60)的构成。具体地讲，相对于实施方式1的膨胀机构(60)为摇动活塞型的构成，本实施方式的膨胀机构(60)，为涡旋型的构成。还有，相对于上述实施方式1的流体机械，如图2所示那样，左右方向横长，也就是横卧式构成，本实施方式的流体机械，是将实施方式1的流体机械旋转90°(在图2中逆时针旋转90°)，上下成长方向，也就是所谓的纵向式。在此，就本实施方式的膨胀机构(60)，说明与上述实施方式1不同的点。尚，参照图20进行的以下说明中所使用的“上”“下”，分别意味着图20的上下。
[0122]如图22所示，膨胀机构(60)，包括固定在外壳(31)上的上部机架(131)、固定在上部机架(131)上的固定涡旋齿(132)、介于轴承(133)支撑在上部机架(131)上的可动涡旋齿(134)。
[0123]固定涡旋齿(132)，包括平板状固定侧镜板部(135)、竖立在该固定侧镜板部(135)前表面(同图中下表面)涡旋壁状固定侧齿板(136)。另一方面，可动涡旋齿(134)，包括平板状可动侧镜板部(137)、竖立在该可动侧镜板部(137)前表面(同图中上表面)的涡旋状可动侧齿板(138)。膨胀机构(60)中，通过固定涡旋齿(132)的固定侧齿板(136)和可动涡旋齿(134)的可动侧齿板(138)相互啮合，形成了多个流体室(膨胀室)(62a、62b)(参照图21)。具体地讲，固定侧齿板(136)的内侧面和可动侧齿板(138)的外侧面所夹空间，构成作为第一膨胀室的A室(62a)。另一方面，固定侧齿板(136)的外侧面和可动侧齿板(138)的内侧面所夹空间，构成作为第二膨胀室的B室(62b)。
[0124]如图20所示那样，旋转轴(45)中，它的上端形成了涡旋齿连接部(118)。这个涡旋齿连接部(118)上，在从旋转轴(45)旋转中心偏心的位置形成了连接孔(119)。可动涡旋齿(134)上，在可动侧镜板部(137)的背面(图20中的下表面)上凸起设置了连接轴(139)。这个连接轴(139)，被可自由旋转地支撑在涡旋齿连接部(118)的连接孔(119)。还有，旋转轴(45)的涡旋齿连接部(118)，可自由旋转地支撑在上部机架(131)上。
[0125]还有，固定涡旋齿(132)上，形成了流入孔(36)和流出孔(37)。流入孔(36)，穿通固定侧镜板部(135)，它的下端开口在固定侧齿板(136)开始涡旋一侧端部的内侧面附近。流出孔(37)，穿通固定侧平板部的厚度方向，它的下端开口在固定侧齿板(136)涡旋结束一侧端部附近。
[0126]再有，固定涡旋齿(60)上，连接着从上述流入孔(36)分枝的连接上述膨胀室(62)的连接管(连接配管)(72)。具体地讲，连接管(72)，是由从流入孔(36)分枝的主连接管(72)、从该主连接管(72)再一次二分的两枝连接管(72a、72b)构成。
[0127]分成两枝的的连接管(72a、72b)，穿通固定侧镜板部(135)的厚度方向。这个两枝的连接管(72a、72b)中，连通上述A室(62a)的连接管构成A室用连接管(72a)，连通上述B室(62b)的连接管构成B室用连接管(72b)。并且，固定侧镜板部(135)的前表面上，沿着固定侧齿板(136)从它的始端前进360°的位置的外侧面附近开口了B室用连接管(72b)的通口，从这儿继续沿着固定侧齿板(136)再前进180°位置的内侧面附近开口了A室用连接管(72a)的通口。
[0128]还有，上述主连接管(72)上，设置了作为调整从流入孔(36)向上述膨胀室(62)的高压冷媒的流量的流通控制机构的电动阀(73)。再有，A室用连接管(72a)以及B室用连接管(72b)中膨胀室(62)的附近，分别形成了比各连接管(72a、72b)直径大的空间。并且，在这些空间中，分别设置了作为逆流防止机构的逆止阀(80)。这个逆止阀(80)，是由所谓的簧片阀构成，它的构成为在允许从连接管(72)向膨胀室(62a、62b)的冷媒流通的同时，禁止从膨胀室(62a、62b)向连接管(72)的冷媒流通。也就是，两逆止阀(80)，构成为防止从膨胀室(62a、62b)向连接管(72)一侧的冷媒流出。
[0129]<膨胀机构的动作>
接下来，参照附图20及22说明膨胀机构(60)的动作。
[0130]图22中，以固定侧齿板(136)的开始涡旋一侧端部和可动侧齿板(138)的内侧面接触的同时可动侧齿板(138)的开始涡旋一侧端部和固定侧齿板(136)的内侧面接触的状态为基准状态的0°。
[0131]导入流入孔(36)的高压冷媒，流入固定侧齿板(136)的开始涡旋附近和可动侧齿板(138)的开始涡旋附近所夹的一个空间，伴随于此可动涡旋齿(134)进行公转。可动涡旋齿(134)的公转角度到达360°时，切断与A室(62a)、B室(62b)和流入孔(36)的连通成为封闭空间，向A室(62a)和B室(62b)的高压冷媒的流入结束。
[0132]其后，A室(62a)及B室(62b)的内部冷媒膨胀，伴随于此，可动涡旋齿(134)进行公转。A室(62a)及B室(62b)的容积伴随着可动涡旋齿(134)的移动变大。并且，B室(62b)，在可动涡旋齿(134)公转角度从840°转至900°的中途与流出孔(37)连通，其后，B室(62b)内的冷媒向流出孔(37)流出。另一方面，A室(62a)，在可动涡旋齿(134)公转角度从1020°转至1080°的中途与流出孔(37)连通，其后，A室(62a)内的冷媒向流出孔(37)流出。
[0133]在以上这样的膨胀机构(60)中，膨胀室(62a、62b)成为过膨胀的情况下，图20所示的主连接管(72)的电动阀(73)开放所规定的开度。其结果，来自流入孔(36)在主连接管(72)分枝了的高压冷媒，在介于A室用连接管(72a)流入A室(62a)的同时，也介于B室用连接管(72b)流入B室(62b)。并且，在两膨胀室(62a、62b)中膨胀了的冷媒被升压，消除了膨胀室(62)中的过膨胀。
[0134]另一方面，膨胀机构(60)中进行通常运行的情况下，电动阀(73)成全关闭状态。在此，A室用连接管(72a)以及B室用连接管(72b)上分别设置了逆止阀(80)。因此，防止了A室(62a)及B室(62b)的冷媒流向连接管(72)一侧。所以，抑制了连接管(72)中从电动阀(73)到A室(62a)为止的空间、再加上连接管(72)中从电动阀(73)到B室(62b)为止的空间成为各膨胀室(62a、62b)的死容积。因此，在实施方式5中，也防止了由于死容积引起的膨胀室内的压力降低，能够提高这个容积型膨胀机的动力回收效率。
[0135]《发明的实施方式6》
本发明的实施方式6，是改变了上述实施方式1中的膨胀机构(60)的构造的实施方式。具体地讲，相对于上述实施方式1的膨胀机构(60)为一段摇动活塞型的构成，本实施方式的膨胀机构(60)为两段摇动型活塞的构成。还有，相对于如图2所示那样的上述实施方式1的左右方向横长型，也就是横置型流体机械，本实施方式的流体机械，是将实施方式1的流体机械旋转90°(图2中逆时针旋转90°)，成为上下方向的纵长方向状态，也就是所谓的纵置型流体机械。在此，有关本实施方式的膨胀机构(60)，只说明与上述实施方式1不同点。尚，参照图23进行的以下的说明中所适用的“上”“下”，分别是图23中的“上”“下”之意。
[0136]压缩/膨胀单元(30)的旋转轴(45)上，在它的上端一侧形成了两个大直径偏心部(46a、46b)。各大直径偏心部(46a、46b)，形成为比主轴部(48)的直径还大。上下排列的两个大直径偏心部(46a、46b)中，下侧的构成第一大直径偏心部(46a)，上侧的构成第二大直径偏心部(46b)。第一大直径偏心部(46a)和第二大直径偏心部(46b)，都朝着同一个方向偏心。第二大直径偏心部(46b)的外径，比第一大直径偏心部(46a)的外径大。还有，相对于主轴部(48)的轴心的偏心量，第二大直径偏心部(46b)比第一大直径偏心部(46a)的大。
[0137]膨胀机构(60)，是所谓的两段式摇动活塞式流体机械。这个膨胀机构(60)上，设置了成对的两组气缸(61a、61b)和活塞(65a、65b)。还设置了前冒头(63)、中间板(101)和后冒头(64)。
[0138]上述膨胀机构(60)中，如图23中的从下到上的顺序，以叠层的方式排列着前冒头(63)、第一气缸(61a)、中间板(101)、第二气缸(61b)、后冒头(64)。在这种状态下，第一气缸(61a)，它的下侧端面被前冒头(63)封闭，它的上侧端面被中间板(101)封闭。另一方面，第二气缸(61b)，它的下侧端面被中间板(101)封闭，它的上侧端面被后冒头(64)封闭。还有，第二气缸(61b)的内径，比第一气缸(61a)的内径大。再有，第二气缸(61b)的上下方向的厚度尺寸，比第一气缸(61a)的上下方向的厚度尺寸大。
[0139]上述旋转轴(45)，贯穿叠层状态的前冒头(63)、第一气缸(61a)、中间板(101)、第二气缸(61b)、后冒头(64)。还有，旋转轴(45)，它的第一大直径偏心部(46a)位于第一气缸(61a)内，它的第二大直径偏心部(46b)位于第二气缸(61b)内。
[0140]如图24及图25所示那样，在第一气缸(61a)内设置了第一活塞(65a)，在第二气缸(61b)内设置了第二活塞(65b)。第一及第二活塞(65a、65b)，任何一个都形成为圆环状或圆筒状。第一活塞(65a)的外径和第二活塞(65b)的外径，相互相等。第一活塞(65a)的内径和第一大直径偏心部(46a)的外径基本相等，第二活塞(65b)的内径和第二大直径偏心部(46b)的外径基本相等。并且，第一活塞(65a)上贯穿着第一大直径偏心部(46a)，第二活塞(65b)上贯穿着第二大直径偏心部(46b)。
[0141]上述第一活塞(65a)，它的外周面与第一气缸(61a)的内周面滑动接触，它的一个端面与前冒头(63)滑动接触，它的另一个端面与中间板(101)滑动接触。在第一气缸(61a)内，它的内周面和第一活塞(65a)的外周面之间形成了膨胀室的一部分的第一流体室(62a)。
[0142]另一方面，上述第二活塞(65b)，它的外周面与第二气缸(61b)的内周面滑动接触，它的一个端面与后冒头(64)滑动接触，它的另一个端面与中间板(101)滑动接触。在第二气缸(61b)内，它的内周面和第二活塞(65b)的外周面之间形成了膨胀室的一部分的第二流体室(62b)。
[0143]上述第一及第二活塞(65a、65b)的每一个上，各自整体设置了一个叶片(66a、66b)。叶片(66a、66b)，形成为沿着活塞(65a、65b)的半径方向延伸的板状，从活塞(65a、65b)的外周面向外侧突出。
[0144]上述各气缸(61a、61b)中，各自分别设置了一对衬套(67a、67b)。各衬套(67a、67b)，是形成为内侧面为平面而外侧面为圆弧面的小片。一对衬套(67a、67b)，它的内侧面与叶片(66a、66b)滑动接触，它的外侧面与气缸(61a、61b)滑动接触。并且，与活塞(65a、65b)整体的叶片(66a、66b)，介于衬套(67a、67b)支撑于气缸(61a、61b)，相对于气缸(61a、61b)既可以自由旋转又可以自由进退。
[0145]第一气缸(61a)内的第一流体室(62a)，由与第一活塞(65a)整体的第一叶片(66a)分隔，成为图25中的第一叶片(66a)左侧的高压一侧的第一高压室(102a)，以及它(第一叶片(66a))的右侧的低压一侧的第一低压室(103a)。第二气缸(61b)内的第二流体室(62b)，由与第二活塞(65b)整体的第二叶片(66b)分隔，成为图25中的第二叶片(66b)左侧的高压一侧的第二高压室(102b)，以及它(第二叶片(66b))的右侧的低压一侧的第二低压室(103b)。
[0146]如图23所示，上述第一气缸(61a)中，连接着流入孔(36)。这个流入孔(36)形成在前冒头(63)中，构成导入通路。这个流入孔(36)的终端，开口在第一气缸(61a)的内周面中，图24中衬套(67a)稍稍左侧的位置。并且，流入孔(36)，可能与第一高压室(102a)(也就是第一流体室(62a)的高压一侧)连通。另一方面，上述第二气缸(61b)中，形成了流出孔(37)。流出孔(37)，开口在第二气缸(61b)的内周面中，图24的衬套(67b)的稍稍右侧的位置。并且，流出孔(37)，可能与第二低压室(103b)(也就是第二流体室(62b)的低压一侧)连通。
[0147]上述中间板(101)中，形成了连通路(70)。这个连通路(70)，形成为贯穿中间板(101)的形式。中间板(101)的第一气缸(61a)一侧的面上，连通路(70)一端的开口开在第一叶片(66a)右侧的位置。中间板(101)的第二气缸(61b)一侧的面上，连通路(70)的另一端开口开在第二叶片(66b)左侧的位置。并且，连通路(70)，尽管未图示，是相对于中间板(101)的厚度方向斜向延伸，能够连通第一低压室(103a)(也就是第一流体室(62a)的低压一侧)和第二高压室(102b)(也就是第二流体室(62b)的高压一侧)双方。
[0148]再有，第一气缸(61a)中，连接着如图23及图24所示那样的连接管(72)。连接管(72)，从流入孔(36)分枝，连通膨胀室的一部分的第一流体室(62a)。这个连接管(72)，形成在前冒头(63)内部，从外壳(31)向旋转轴(45)延伸后，朝上下方向弯曲，它的终端开口朝着第一气缸(61a)的内部。这个连接管(72)的开口，位于第一气缸(61a)中上述连通路(70)的一个开口的附近。
[0149]还有，这个连接管(72)上，与上述实施方式一样，设置了作为流通控制机构的电动阀(73)、作为逆流防止机构的逆止阀(80)。电动阀(73)，构成为通过调整它的开度，就可以调整从上述连接管(72)向第一流体室(62a)导入冷媒的流量。另一方面，逆止阀(80)，设置在连接管(72)的第一气缸(61a)附近，该连接管(72)的弯曲部分上。并且，逆止阀(80)，构成为防止从作为膨胀室的一部分的第一流体室(62a)向连接管(72)一侧的冷媒流出。
[0150]<膨胀机构的动作>
接下来，说明实施方式6的膨胀机构(60)的动作。
[0151]首先，参照图25说明向第一气缸(61a)的第一高压室(102a)流入高压冷媒的过程。尚，图25中，省略了连接管(72)、电动阀(73)以及逆止阀(80)的图示。
[0152]从旋转角度为0°的状态稍稍旋转旋转轴(45)的话，在第一活塞(65a)和第一气缸(61a)接触的位置通过流入孔(36)的开口部，开始从流入孔(36)向第一高压室(102a)的高压冷媒流入。其后，随着旋转轴(45)的旋转角度从90°、180°、270°的增大，不断向第一高压室(102a)流入高压冷媒。向这个高压室(102a)的高压冷媒流入，持续到旋转轴(45)旋转到旋转角度达到360°为止。
[0153]接下来，参照同图说明膨胀机构(60)中冷媒的膨胀过程。从旋转角度为0°的状态稍稍旋转旋转轴(45)的话，第一低压室(103a)和第二高压室(102b)双方与连通路(70)连通，开始从第一低压室(103a)向第二高压室(102b)的冷媒流入。其后，随着旋转轴(45)的旋转角度从90°、180°、270°的增大，第一低压室(103a)减小的同时第二高压室(102b)的容积增大，其结果，膨胀室(62)的容积增大。这个膨胀室(62)的容积增大，持续到旋转轴(45)旋转到旋转角度达到360°为止。并且，在膨胀室(62)的容积增大过程中，膨胀室(62)内的冷媒膨胀，通过这个冷媒的膨胀驱动旋转轴(45)的旋转。这样，第一低压室(103a)内的冷媒，通过连通路(70)一边膨胀一边流向第二高压室(102b)。
[0154]接下来，参照同图说明从第二气缸(61b)的第二低压室(103b)流出冷媒的过程。第二低压室(103b)，从旋转轴(45)的旋转角度为0°时开始连通流出孔(37)。也就是，从第二低压室(103b)向流出孔(37)的冷媒流出开始。其后，随着旋转轴(45)的旋转角度从90°、180°、270°的增大，直至360°，从第二低压室(103b)膨胀后的冷媒一直流出。
[0155]在以上这样的膨胀机构(60)中，膨胀室(62)达到过膨胀的情况，图24中连接管(72)的电动阀(73)开到所规定的开度。其结果，从流入孔(36)分枝到连接管(72)的高压冷媒导入到第一气缸(61a)的第一低压室(103a)。并且，来自第一低压室(103a)在第二高压室(102b)膨胀的冷媒被升压，消除了膨胀室(62)中的过膨胀。
[0156]另一方面，膨胀机构(60)中进行通常运行的情况下，电动阀(73)成全关闭状态。在此，与上述实施方式一样，连接管(72)上设置了逆止阀(80)。因此，防止了从第一流体室(62a)向连接管(72)一侧的冷媒流出。所以，抑制了连接管(72)中从电动阀(73)到第一流体室(62a)为止的空间成为膨胀室(62)的死容积。因此，实施方式6，也能够抑制由于死容积引起的膨胀室(62)内的压力降低，也就可以提高这个容积型膨胀机的动力回收效率。
[0157]《其他实施方式》
本发明，上述的实施方式，还可以是以下的构成。
[0158]上述各实施方式中，说明了将膨胀机构(60)、压缩机构(50)和电动机(40)收纳在一个外壳(31)内的压缩/膨胀单元(30)，但是，本发明同样适用于和压缩机分体形成的膨胀机。
[0159]还有，上述实施方式1中，作为逆流防止机构(80)设置了图12所示那样的逆止阀。然而，作为逆流防止机构(80)例如使用和实施方式5一样如图26所示的由弹簧阀制成的逆止阀亦可。还有，例如在将连接管(72)形成在前冒头或后冒头中的情况下，采用与实施方式6一样的如图27所示的逆止阀亦可。如上所述，逆流防止机构(80)的构成，对应于膨胀机构(60)或连接管(72)的形状采用什么样的构成亦可。
[0160]还有，上述实施方式中，是将流通控制机构(73、75、76)和逆流防止机构(80)分体构成的。然而，逆流防止机构(80)，兼有流通控制机构功能的构成亦可。具体地讲，如图28所示，在连接管(72)的膨胀室(62)附近，代替实施方式1的逆止阀设置电动阀(80)，同时省略图4所示的电动阀(73)的构成亦可。在这个构成中，通过将作为逆流防止机构(80)的电动阀开到所规定的开度，调整从连接管(72)向膨胀室(62)的冷媒流入量从而消除过膨胀。另一方面，通过切断作为逆流防止机构(80)的电动阀，停止了从连接管(72)向膨胀室(62)的冷媒供给，所以进行通常的运行。在此，关闭了作为逆流防止机构(80)的电动阀的情况下，因为能够防止从膨胀室(62)向连接管(72)的冷媒流出，所以就能够有效的减少膨胀室(62)的死容积。所以，在这个实施方式中，也能够抑制由于死容积引起的动力回收效率的降低。还有，这个构成中，因为是用一个零件得到了流通控制机构和逆流防止机构双方的功能，所以还能够减少这个膨胀机构(60)的零件数。
—产业上的利用可能性—
[0161]正如以上所说明的那样，本发明，对于包括通过高压流体的膨胀产生动力的膨胀机构的容积型膨胀机，和包括这个膨胀机的流体机械是有用的。

Claims (12)

1.一种容积型膨胀机，包括：高压流体在膨胀室膨胀后产生动力的膨胀机构、从膨胀室的流体流入一侧分枝连通到该膨胀室的吸入/膨胀过程位置的连接通路、设置在该连接通路上的调整流体流量的流通控制机构，其特征为：
在上述膨胀机构，设置了防止流体从膨胀室向连接通路一侧流出的逆流防止机构。
2.根据权利要求1所述的容积型膨胀机，其特征为：
逆流防止机构，兼流通控制机构的功能。
3.根据权利要求1所述的容积型膨胀机，其特征为：
逆流防止机构，设置在比连接通路中的上述流通控制机构更靠近膨胀室的位置。
4.根据权利要求3所述的容积型膨胀机，其特征为：
逆流防止机构，由逆止阀构成。
5.根据权利要求1至4的任何一项所述的容积型膨胀机，其特征为：
流通控制机构，由可以调整开度的电动阀构成。
6.根据权利要求1至4的任何一项所述的容积型膨胀机，其特征为：
流通控制机构，由可以开关的电磁开关阀构成。
7.根据权利要求1至4的任何一项所述的容积型膨胀机，其特征为：
流通控制机构，由膨胀室的处于膨胀过程中的流体的压力和流体流出一侧的压力之间的压差比所规定的值大就开放的压差阀构成。
8.根据权利要求1至7的任何一项所述的容积型膨胀机，其特征为：
构成为膨胀机构进行蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程。
9.根据权利要求1至7的任何一项所述的容积型膨胀机，其特征为：
膨胀机构，进行高压压力成为超临界压力的蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程。
10.根据权利要求9所述的容积型膨胀机，其特征为：
构成为膨胀机构进行用二氧化碳冷媒的蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程。
11.根据权利要求1至10的任何一项所述的容积型膨胀机，其特征为：
构成为：
膨胀机构是旋转式膨胀机构，
通过流体的膨胀回收旋转动力。
12.一种流体机械，在外壳内包含：容积型膨胀机、电动机和由上述容积型膨胀机及电动机驱动来压缩流体的压缩机，其特征为：
容积型膨胀机，由第1至第11项权利要求的任何一项所述的容积型膨胀机构成。
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