JP2006132329A - 流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケーシング内を仕切部によって２つの空間に仕切るようにした流体機械において、膨張機構に供給される潤滑油や、膨張機構で膨張する液冷媒などの流体が、膨張機構側の空間に溜まってしまうことを回避する。
【解決手段】 流体機械としての圧縮・膨張ユニット（30）では、ケーシング（31）の内部が膨張側フロントヘッド（61）によって第１空間（38）と第２空間（39）に仕切られ、第１空間（38）に膨張機構（60）が配置される一方、第２空間（39）に圧縮機構（50）が配置される。第１空間（38）に溜まる冷凍機油や液冷媒は、流体戻し通路（100）を介して第２空間（39）側へ送り返される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高圧流体の膨張によって動力を発生させる膨張機に関する。

従来より、膨張機構と電動機と圧縮機構とを１本の回転軸で連結した流体機械が知られている。この流体機械において、膨張機構では、導入された流体の膨張によって動力が発生する。膨張機で発生した動力は、電動機で発生した動力と共に、回転軸によって圧縮機構へ伝達される。そして、圧縮機構は、膨張機構及び電動機から伝達された動力によって駆動され、流体を吸入して圧縮する。

特許文献１には、この種の流体機械が開示されている。同文献の図５には、縦長で円筒状のケーシング内に膨張機構と電動機と圧縮機構と回転軸とを収納した流体機械が記載されている。この流体機械のケーシング内では、膨張機構と電動機と圧縮機構とが下から上へ向かって順に配置され、これらが１本の回転軸で互いに連結されている。

また、上記回転軸には、膨張機構や圧縮機構などの潤滑を行うための給油通路が設けられている。この給油通路は、回転軸の軸方向に形成されており、ケーシングの底部に溜まった潤滑油を遠心ポンプ作用によって吸引する。そして、給油通路は、潤滑油を圧縮機構や膨張機構などに供給するようにしている。

さらに、特許文献１の流体機械は、圧縮機構内の流体の熱が膨張機構内の流体へと移動してしまうことを抑制するべく、ケーシング内に仕切部を設けている。つまり、ケーシング内は、膨張機構を配置する空間（第１空間）と、膨張機構を配置する空間（第２空間）とに仕切部で仕切られている。この構成により、圧縮機構から膨張機構への熱移動は、仕切部によって阻止される。したがって、この流体機械では、例えば冷凍サイクルを行う空調機等において、膨張機構から蒸発器へ送られる流体（冷媒）のエンタルピ増大に起因する冷凍能力の低下を抑制できるようにしている。
特開２００３−１３９０５９号公報

上述のように、特許文献１に開示されている流体機械では、膨張機構の冷媒のエンタルピ増大を防ぐために、ケーシング内を仕切部によって２つの空間に仕切っている。ところが、給油通路より膨張機構に供給された潤滑油のうち、過剰の潤滑油が膨張機構の外部に流出してしまうと、この潤滑油が第１空間に溜まってしまうことになる。したがって、圧縮機構や膨張機構などの潤滑に利用するための潤滑油が不足してしまう恐れがある。また、膨張機構で膨張する冷媒が膨張機構の外部に流出すると、液冷媒が第１空間に溜まってしまうことになる。したがって、この流体機械を例えば冷凍サイクルを行う空調機等に適用する場合には、冷媒回路の冷媒量が不足してしまい、冷凍サイクルの所期の能力が低下してしまう。

本発明は、か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、ケーシング内を仕切部によって２つの空間に仕切るようにした流体機械において、膨張機構に供給される潤滑油や、膨張機構で膨張する液冷媒などの流体が、膨張機構側の空間に溜まってしまうことを回避することである。

本発明は、膨張機構（60）が配置される第１空間（38）に溜まった流体を該第１空間（38）の外部に排出するための流体排出手段を設けるようにしたものである。

具体的に、第１の発明は、流体の膨張により動力を発生させる膨張機構（60）と、流体を圧縮する圧縮機構（50）と、上記膨張機構（60）と上記圧縮機構（50）とを連結する回転軸（40）とが容器状のケーシング（31）に収納され、該ケーシング（31）の内部が膨張機構（60）を配置する第１空間（38）と圧縮機構（50）を配置する第２空間（39）とに仕切られている流体機械を前提としている。そして、この流体機械は、第１空間（38）に溜まり込む流体を外部に排出する流体排出手段（100）を備えているものである。ここで、上記「第１空間に溜まり込む流体」とは、膨張機構（60）より流出する潤滑油や、膨張機構（60）で膨張する液冷媒などの流体を意味するものである。

上記第１の発明では、流体機械（30）のケーシング（31）内に膨張機構（60）と圧縮機構（50）の両方が収納される。ケーシング（31）の内部は、膨張機構（60）が配置される第１空間（38）と、圧縮機構（50）が配置される第２空間（39）とに仕切られる。このため、圧縮機構（50）から膨張機構（60）への熱の移動が阻止される。

また、この流体機械には、流体排出手段（100）が設けられる。したがって、上述の理由によって潤滑油や液冷媒などが第１空間（38）に溜まってしまった場合に、これらの流体を流体排出手段（100）によって第１空間（38）の外部に排出することができる。

第２の発明は、第１の発明の流体機械において、ケーシング（31）の内部を第１空間（38）と第２空間（39）とに仕切ると共に、外周が上記ケーシング（31）の内周と密接する仕切部（61）を備え、流体排出手段は、上記仕切部（61）を貫通して第１空間（38）と第２空間（39）とを連通させる流体戻し通路（100）で構成されているものである。

上記第２の発明では、ケーシング（31）の内部を２つに仕切る仕切部（61）に流体戻し通路（100）が形成される。第１空間（38）に溜まった潤滑油や液冷媒などは、流体戻し通路（100）に流入し、第２空間（39）に送られる。第２空間（39）に送られた潤滑油は、例えば給油通路などを介して再び圧縮機構（50）や膨張機構（60）の潤滑に利用される。また、第２空間（39）に送られた冷媒は、例えば圧縮機構（50）の吐出冷媒とともにケーシング（31）の外部に吐出される。このため、第１空間（38）に溜まった液冷媒を冷凍サイクルに利用することができる。

第３の発明は、第１の発明の流体機械において、ケーシング（31）の内部を第１空間（38）と第２空間（39）とに仕切る仕切部（61）を備え、流体排出手段は、ケーシング（31）の内周と仕切部（61）の外周との隙間に形成される流体戻し通路（100）で構成されているものである。

上記第３の発明では、ケーシング（31）の内部を２つに仕切る仕切部（61）の外周と、ケーシング（31）の内周との隙間に流体戻し通路（100）が形成される。第１空間（38）に溜まった潤滑油や液冷媒などは、この流体戻し通路（100）に流入し、第２空間（39）に送られる。

第４の発明は、第２又は第３の発明の流体機械において、流体戻し通路（100）が、その通路断面積がケーシング（31）の内径断面積の０．５％以上５．０％以下の範囲であるものである。

上記第４の発明では、液体戻し通路（100）の通路断面積が、ケーシング（31）の内径断面積に対して０．５％以上５．０％以下に設計される。このため、圧縮機構（50）から膨張機構（60）への熱の移動を仕切部（61）によって抑制しながら、第１空間（38）に溜まった潤滑油や液冷媒の液戻しに必要な液体戻し通路（100）の通路断面積を確保することができる。

第５の発明は、第２又は第３の発明の流体機械において、流体戻し通路（100）には、蓄熱材（151）が設けられているものである。

上記第５の発明では、圧縮機構（50）の熱が第２空間（39）より液体戻し通路（100）を介して第１空間（38）に移動する際、蓄熱材（151）がこの熱の移動を阻止する。

第６の発明は、第２又は第３の発明の流体機械において、仕切部（61）には、断熱材（150）が設けられているものである。

上記第６の発明では、圧縮機構（50）の熱が、第２空間（39）より仕切部（61）を伝導して第１空間（38）に移動する際、断熱材（150）がこの熱移動を阻止する。

第７の発明は、第１の発明の流体機械において、ケーシング（31）には、圧縮機構（50）の吸入流体を外部から導入する吸入管（32）が設けられ、流体排出手段は、一端が第１空間（38）に開口し、他端が上記吸入管（32）と接続する流体戻し通路（100）で構成されているものである。

上記第７の発明では、第１空間（38）に溜まった潤滑油や液冷媒などが、第１空間（38）と吸入管（32）との差圧によって流体戻し通路（100）を経由して圧縮機構（50）の吸入管（32）に送られる。吸入管（32）に送られた潤滑油は、圧縮機構（50）に吸引されてこの圧縮機構（50）の潤滑に利用される。また、吸入管（32）に送られた液冷媒は、圧縮機構（50）の吸入冷媒と混合して蒸発した後、この圧縮機構（50）で圧縮され、ケーシング（31）の外部に吐出される。

第８の発明は、第１の発明の流体機械において、ケーシング（31）には、膨張機構（60）の流出流体をケーシング（31）の外部へ導出する流出管（35）が設けられており、流体排出手段は、一端が第１空間（38）に開口し、他端が上記流出管（35）と接続する流体戻し通路（100）で構成されているものである。

上記第８の発明では、第１空間（38）に溜まった潤滑油や液冷媒などが、第１空間（38）と流出管（35）との差圧によって流体戻し通路（100）を経由して膨張機構（60）の流出管（35）に送られる。流出管（35）に送られた潤滑油は、膨張機構（60）で膨張した冷媒とともにケーシング（31）の外部に流出する。このため、この潤滑油を所定の冷媒回路を経由して圧縮機構（50）に戻すことができる。また、第１空間（38）より流出管（35）に送られた液冷媒は、膨張機構（60）で膨張した冷媒と混合してケーシング（31）の外部に流出する。このため、第１空間（38）の液冷媒を冷凍サイクルに利用することができる。

第９の発明は、第７又は第８の発明の流体機械において、流体戻し通路（100）には、流量調整機構（155）が設けられているものである。

上記第９の発明では、流量調整機構（155）を調整することで、第１空間（38）より液体戻し通路（100）を流れる流体の流量が調整可能となる。このため、第１空間（38）に溜まった潤滑油や液冷媒の液位を液面計などで検知し、この検出値に応じて液戻し量を調整する、あるいは所定の頻度で流量調整機構（155）を全開とし、定期的に液戻しを行うといった液戻し量の調整を行うことができる。

上記第１の発明によれば、ケーシング（31）の内部を第１空間（38）と第２空間（39）とに仕切り、第１空間（38）に膨張機構（60）を配置する一方、第２空間（39）に圧縮機構（50）を配置するようにしている。そして、圧縮機構（50）から膨張機構（60）への熱移動を抑制できるようにしている。したがって、膨張機構（60）の冷媒のエンタルピ増大を防ぐことができ、その結果、この流体機械が適用される空調機などの冷却能力の低下を解消することができる。

ここで、本発明では、液体戻し手段（100）によって、第１空間（38）における潤滑油や液冷媒を第１空間（38）の外部に排出できるようにしている。したがって、従来の流体機械のように、ケーシング（31）を２つの空間に仕切ることで生じる圧縮機構や膨張機構などの潤滑油不足や、この流体機構が用いられる冷媒回路の冷媒量不足を解消することができる。

上記第２の発明によれば、仕切部（61）に流体戻し通路（100）を貫通形成することで流体戻し手段を構成している。したがって、単純な加工によって流体戻し手段を構成することができる。

上記第３の発明によれば、仕切部（61）の外周面とケーシング（31）の内周面との隙間に流体戻し通路（100）を構成している。したがって、仕切部（61）の外径をケーシング（31）の内径よりも僅かに小さくすることで、容易に流体戻し手段を構成することができる。

上記第４の発明によれば、液体戻し通路（100）の通路断面積を、ケーシング（31）の内径断面積に対して０．５％以上５．０％以下に設計している。このため、必要最小限の流体戻し通路（100）の開口断面積を確保しながら、第２空間（39）と第１空間（38）との間の熱移動を抑制することができる。したがって、第１空間（38）の潤滑油や液冷媒を第２空間（39）に確実に送ることができるとともに、膨張機構（60）の冷媒のエンタルピ増大を解消することができる。

上記第５の発明によれば、液体戻し通路（100）に蓄熱材（151）を設けることで、第２空間（39）から第１空間（38）への熱の移動を抑制できるようにしている。したがって、膨張機構（60）の冷媒のエンタルピ増大を効果的に回避することができる。

上記第６の発明によれば、仕切部（61）に断熱材（150）を設けることで、第２空間（39）から第１空間（38）への熱の移動を抑制できるようにしている。したがって、膨張機構（60）の冷媒のエンタルピ増大を一層効果的に解消することができる。

上記第７の発明によれば、第１空間（38）に溜まった潤滑油や液冷媒を流体戻し通路（100）を介して圧縮機構（50）の吸入管（32）に送るようにしている。したがって、圧縮機構（50）の潤滑油不足、あるいはこの流体機械が適用される冷媒回路の冷媒不足を確実に解消できる。また、この構成では、第１空間（38）と第２空間（39）とを完全に仕切ることができるため、圧縮機構（50）から膨張機構（60）への熱の移動を一層確実に抑制することができる。

上記第８の発明によれば、第１空間（38）に溜まった潤滑油や液冷媒を液体戻し通路（100）を介して膨張機構（60）の流出管（35）に送るようにしている。このため、第１空間（38）に溜まった潤滑油を、この流体機械が適用される冷媒回路を経由して、圧縮機構（50）に送ることができる。また、第１空間（38）に溜まった液冷媒を膨張機構（60）で膨張する冷媒と混合させて冷凍サイクルに利用することができる。したがって、圧縮機構（50）の潤滑油不足、あるいはこの流体機械が適用される冷媒回路の冷媒不足を確実に解消できる。また、本発明では、第７の発明と同様、第１空間（38）と第２空間（39）とを完全に仕切ることができるため、圧縮機構（50）から膨張機構（60）への熱の移動を確実に回避することができる。

上記第９の発明によれば、液体戻し通路（100）に流量調整機構（155）を設けることで、第１空間（38）に溜まった潤滑油や液冷媒の液戻し量を任意に調整することができる。このため、必要最小限の頻度又は流量で潤滑油や液冷媒を第１空間（38）の外部に排出しながら、圧縮機構（50）などの潤滑油不足や、冷媒回路の冷媒不足を確実に回避することができる。

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。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態の空調機（10）は、本発明に係る流体機械である圧縮・膨張ユニット（30）を備えている。

〈空調機の全体構成〉
図１に示すように、上記空調機（10）は、いわゆるセパレート型のものであって、室外機（11）と室内機（13）とを備えている。室外機（11）には、室外ファン（12）、室外熱交換器（23）、第１四路切換弁（21）、第２四路切換弁（22）、及び圧縮・膨張ユニット（30）が収納されている。室内機（13）には、室内ファン（14）及び室内熱交換器（24）が収納されている。室外機（11）は屋外に設置され、室内機（13）は屋内に設置されている。また、室外機（11）と室内機（13）とは、一対の連絡配管（15,16）で接続されている。尚、圧縮・膨張ユニット（30）の詳細は後述する。

上記空調機（10）には、冷媒回路（20）が設けられている。この冷媒回路（20）は、圧縮・膨張ユニット（30）や室内熱交換器（24）などが接続された閉回路である。また、この冷媒回路（20）には、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ₂）が充填されている。

上記室外熱交換器（23）と室内熱交換器（24）とは、何れもクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器で構成されている。室外熱交換器（23）では、冷媒回路（20）を循環する冷媒が室外空気と熱交換する。室内熱交換器（24）では、冷媒回路（20）を循環する冷媒が室内空気と熱交換する。

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、その第１のポートが圧縮・膨張ユニット（30）の吐出管（36）に、第２のポートが連絡配管（15）を介して室内熱交換器（24）の一端に、第３のポートが室外熱交換器（23）の一端に、第４のポートが圧縮・膨張ユニット（30）の吸入管（32）にそれぞれ接続されている。そして、第１四路切換弁（21）は、第１のポートと第２のポートとが連通し且つ第３のポートと第４のポートとが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第３のポートとが連通し且つ第２のポートと第４の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。

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、その第１のポートが圧縮・膨張ユニット（30）の流出管（35）に、第２のポートが室外熱交換器（23）の他端に、第３のポートが連絡配管（16）を介して室内熱交換器（24）の他端に、第４のポートが圧縮・膨張ユニット（30）の流入管（34）にそれぞれ接続されている。そして、第２四路切換弁（22）は、第１のポートと第２のポートとが連通し且つ第３のポートと第４のポートとが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第３のポートとが連通し且つ第２のポートと第４の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。

〈圧縮・膨張ユニットの構成〉
図２に示すように、圧縮・膨張ユニット（30）は、縦長で円筒形の密閉容器であるケーシング（31）を備えている。このケーシング（31）の内部には、下から上に向かって順に、圧縮機構（50）と、電動機（45）と、膨張機構（60）とが配置されている。

上記ケーシング（31）の内部空間は、膨張機構（60）の膨張側フロントヘッド（61）によって上下に仕切られており、上側の空間が第１空間（38）を、下側の空間が第２空間（39）をそれぞれ構成している。そして、第１空間（38）には膨張機構（60）が配置され、第２空間（39）には圧縮機構（50）と電動機（45）とが配置されている。

上記ケーシング（31）には、吐出管（36）が取り付けられている。この吐出管（36）は、電動機（45）と膨張機構（60）の間に配置され、ケーシング（31）内の第２空間（39）に連通している。また、吐出管（36）は、比較的短い直管状に形成され、概ね水平姿勢で設置されている。

上記電動機（45）は、ケーシング（31）の長手方向の中央部に配置されている。この電動機（45）は、ステータ（46）とロータ（47）とにより構成されている。ステータ（46）は、ケーシング（31）の内周面に支持されている。一方、ロータ（47）は、ステータ（46）の内側に配置されている。このロータ（47）には、該ロータ（47）と同軸にシャフト（40）の主軸部（44）が貫通している。

上記シャフト（40）は、回転軸を構成している。このシャフト（40）では、その下端側に下側偏心部（58）が形成され、その上端側に２つの大径偏心部（41,42）が形成されている。

下側偏心部（58）は、主軸部（44）よりも大径に形成されており、主軸部（44）の軸心より所定量偏心している。２つの大径偏心部（41,42）は、主軸部（44）よりも大径に形成されており、下側のものが第１大径偏心部（41）を構成し、上側のものが第２大径偏心部（42）を構成している。第１大径偏心部（41）と第２大径偏心部（42）とは、何れも同じ方向へ偏心している。第１大径偏心部（41）の外径は、第２大径偏心部（42）の外径よりも大きくなっている。

上記シャフト（40）には、給油通路（90）が形成されている。給油通路（90）は、その始端がシャフト（40）の下端に開口している。また、給油通路（90）は、その始端部分が遠心ポンプを構成している。この給油通路（90）は、ケーシング（31）の底に貯留された冷凍機油（潤滑油）を吸い込み、吸い込んだ冷凍機油を圧縮機構（50）や膨張機構（60）などへ供給する。

圧縮機構（50）は、揺動ピストン型のロータリ圧縮機を構成している。この圧縮機構（50）は、シリンダ（51）とピストン（57）を備えている。圧縮機構（50）では、下から上へ向かって順に、リアヘッド（55）と、シリンダ（51）と、フロントヘッド（54）とが積層された状態となっている。

シリンダ（51）の内部には、円筒状のピストン（57）が配置されている。図示しないが、ピストン（57）の側面には平板状のブレードが突設されており、このブレードは揺動ブッシュを介してシリンダ（51）に支持されている。シリンダ（51）内のピストン（57）は、シャフト（40）の下側偏心部（58）と係合する。ピストン（57）は、その内周面が下側偏心部（58）の外周面と摺接し、その外周面がシリンダ（51）の内周面と摺接する。そして、ピストン（57）の外周面とシリンダ（51）の内周面との間に圧縮室（53）が形成される。

シリンダ（51）には、吸入管（32）が接続されている。吸入管（32）は、シリンダ（51）を半径方向に貫通し、その終端がシリンダ（51）の内周面側に開口している。また、吸入管（32）は、ケーシング（31）の外部へ延在している。

フロントヘッド（54）には、吐出ポート（37）が形成されている。吐出ポート（37）は、シリンダ（51）内の圧縮室（53）を第２空間（39）と連通させる。また、各吐出ポート(37）は、その終端にリード弁からなる吐出弁（図示省略）が設けられており、この吐出弁によって開閉される。そして、圧縮機構（50）から第２空間（39）へ吐出されたガス冷媒は、吐出管（36）を通って圧縮・膨張ユニット（30）から送り出される。

上述したように、圧縮機構（50）へは、給油通路（90）から冷凍機油が供給される。図示しないが、下側偏心部（58,59）や主軸部（44）の外周面には給油通路（90）から分岐した通路が開口しており、この通路から冷凍機油が下側偏心部（58）とピストン（57）の摺動面、あるいは主軸部（44）とフロントヘッド（54）やリアヘッド（55）の摺動面へ供給される。

図３にも示すように、上記膨張機構（60）は、いわゆる揺動ピストン型の流体機械で構成されている。この膨張機構（60）には、対になったシリンダ（71,81）及びピストン（75,85）が二組設けられている。また、膨張機構（60）には、膨張側フロントヘッド（61）と、中間プレート（63）と、リアヘッド（62）とが設けられている。

上記膨張機構（60）では、下から上へ向かって順に、膨張側フロントヘッド（61）、第１シリンダ（71）、中間プレート（63）、第２シリンダ（81）、リアヘッド（62）が積層された状態となっている。この状態において、第１シリンダ（71）は、その下側端面が膨張側フロントヘッド（61）により閉塞され、その上側端面が中間プレート（63）により閉塞されている。一方、第２シリンダ（81）は、その下側端面が中間プレート（63）により閉塞され、その上側端面がリアヘッド（62）により閉塞されている。また、第１シリンダ（71）の内径は、第２シリンダ（81）の内径よりも大きくなっている。

上記シャフト（40）は、積層された状態の膨張側フロントヘッド（61）、第１シリンダ（71）、中間プレート（63）、第２シリンダ（81）を貫通している。また、シャフト（40）は、その第１大径偏心部（41）が第１シリンダ（71）内に位置し、その第２大径偏心部（42）が第１シリンダ（81）内に位置している。

図３及び図４にも示すように、第１シリンダ（71）内には第１ピストン（75）が、第２シリンダ（81）内には第２ピストン（85）がそれぞれ設けられている。第１及び第２ピストン（75,85）は、何れも円環状あるいは円筒状に形成されている。そして、第１ピストン（75）には第１大径偏心部（41）が、第２ピストン（85）には第２大径偏心部（42）がそれぞれ貫通している。

上記第１ピストン（75）は、その外周面が第１シリンダ（71）の内周面に、一方の端面が膨張側フロントヘッド（61）に、他方の端面が中間プレート（63）にそれぞれ摺接している。第１シリンダ（71）内には、その内周面と第１ピストン（75）の外周面との間に第１流体室（72）が形成される。一方、上記第２ピストン（85）は、その外周面が第２シリンダ（81）の内周面に、一方の端面がリアヘッド（62）に、他方の端面が中間プレート（63）にそれぞれ摺接している。第２シリンダ（81）内には、その内周面と第２ピストン（85）の外周面との間に第２流体室（82）が形成される。

上記第１及び第２ピストン（75,85）のそれぞれには、ブレード（76,86）が１つずつ一体に設けられている。ブレード（76,86）は、ピストン（75,85）の半径方向へ延びる板状に形成されており、ピストン（75,85）の外周面から外側へ突出している。第１ピストン（75）のブレード（76）は第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）に、第２ピストン（85）のブレード（86）は第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）にそれぞれ挿入されている。各シリンダ（71,81）のブッシュ孔（78,88）は、シリンダ（71,81）を厚み方向へ貫通すると共に、シリンダ（71,81）の内周面に開口している。これらのブッシュ孔（78,88）は、貫通孔を構成している。

上記各シリンダ（71,81）には、一対のブッシュ（77,87）が一組ずつ設けられている。各ブッシュ（77,87）は、内側面が平面となって外側面が円弧面となるように形成された小片である。各シリンダ（71,81）において、一対のブッシュ（77,87）は、ブッシュ孔（78,88）に挿入されてブレード（76,86）を挟み込んだ状態となる。各ブッシュ（77,87）は、その内側面がブレード（76,86）と、その外側面がシリンダ（71,81）と摺動する。そして、ピストン（75,85）と一体のブレード（76,86）は、ブッシュ（77,87）を介してシリンダ（71,81）に支持され、シリンダ（71,81）に対して回動自在で且つ進退自在となっている。

第１シリンダ（71）内の第１流体室（72）は、第１ピストン（75）と一体の第１ブレード（76）によって仕切られており、図３，図４における第１ブレード（76）の左側が高圧側の第１高圧室（73）となり、その右側が低圧側の第１低圧室（74）となっている。第２シリンダ（81）内の第２流体室（82）は、第２ピストン（85）と一体の第２ブレード（86）によって仕切られており、図３，図４における第２ブレード（86）の左側が高圧側の第２高圧室（83）となり、その右側が低圧側の第２低圧室（84）となっている。

上記第１シリンダ（71）と第２シリンダ（81）とは、それぞれの周方向におけるブッシュ（77,87）の位置が一致する姿勢で配置されている。言い換えると、第２シリンダ（81）の第１シリンダ（71）に対する配置角度が０°となっている。上述のように、第１大径偏心部（41）と第２大径偏心部（42）とは、主軸部（44）の軸心に対して同じ方向へ偏心している。従って、第１ブレード（76）が第１シリンダ（71）の外側へ最も退いた状態になるのと同時に、第２ブレード（86）が第２シリンダ（81）の外側へ最も退いた状態になる。

上記第２シリンダ（81）には、流入管（34）が接続されている。流入管（34）は、第２シリンダ（81）の内周面のうち、図３，図４におけるブッシュ（87）のやや左側の箇所に開口している。流入管（34）は、第１高圧室（83）と連通可能となっている。一方、上記第１シリンダ（71）には、流出管（35）が接続されている。流出管（35）は、第１シリンダ（71）の内周面のうち、図３，図４におけるブッシュ（77）のやや右側の箇所に開口している。流出ポート（35）は、第２低圧室（84）と連通可能となっている。

上記中間プレート（63）には、連通路（64）が形成されている。この連通路（64）は、中間プレート（63）を厚み方向へ貫通している。中間プレート（63）における第１シリンダ（71）側の面では、第１ブレード（76）の左側の箇所に連通路（64）の一端が開口している。中間プレート（63）における第２シリンダ（81）側の面では、第２ブレード（86）の右側の箇所に連通路（64）の他端が開口している。そして、図３に示すように、連通路（64）は、中間プレート（63）の厚み方向に対して斜めに延びており、第１低圧室（74）と第２高圧室（83）とを互いに連通させている。

上記シャフト（40）では、給油通路（90）から分岐した通路が第１大径偏心部（41）、第２大径偏心部（42）、及び主軸部（44）の外周面に開口している。この分岐通路からは、第１大径偏心部（41）と第１ピストン（75）の摺動面、第２大径偏心部（42）と第２ピストン（85）の摺動面、及び主軸部（44）と膨張側フロントヘッド（61）の摺動面へ給油通路（90）の冷凍機油が供給される。

以上のように構成された本実施形態の膨張機構（60）では、第１シリンダ（71）と、そこに設けられたブッシュ（77）と、第１ピストン（75）と、第１ブレード（76）とが第１ロータリ機構部（70）を構成している。また、第２シリンダ（81）と、そこに設けられたブッシュ（87）と、第２ピストン（85）と、第２ブレード（86）とが第２ロータリ機構部（80）を構成している。

上述したように、ケーシング（31）の内部は、仕切部となる膨張側フロントヘッド（61）によって第１空間（38）と第２空間（39）とに仕切られている。ケーシング（31）には、環状の支持部材（61a）が備えられており、膨張側フロントヘッド（61）は、この支持部材（61a）を介してケーシング（31）内に保持されている。そして、膨張側フロントヘッド（61）の内周面とケーシング（31）の外周面とがほぼ密接した状態となっている。また、膨張側フロントヘッド（61）の下面には、断熱材（150）が設けられている。断熱材（150）は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などに代表される樹脂材料で構成されている。この断熱材（150）は、環状に形成されており、支持部材（61a）の内周面とシャフト（40）の外周面との間に挟み込まれている。

また、膨張側フロントヘッド（61）には、流体戻し通路（100）が形成されている。流体戻し通路（100）は、円形断面の通路で構成され、その上端部がテーパー状に形成されて第１空間（38）に開口している。一方、流体戻し通路（100）の下端部は、支持部材（61a）及び断熱材（150）を上下に貫通するようにして第２空間（39）に開口している。この流体戻し通路（100）は、その最も小径となる部位の通路断面積が、ケーシング（31）の内径断面積の０．５％以上５％以下となるように設計されている。そして、流体戻し通路（100）は、第１空間（38）と第２空間（39）とを連通させることにより、第１空間（38）に溜まった潤滑油や液冷媒を第２空間（39）に送る液戻し手段を構成している。

−運転動作−
上記空調機（10）の動作について説明する。

〈冷房運転〉
冷房運転時には、第１四路切換弁（21）及び第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る。この状態で圧縮・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の冷凍サイクルが行われる。

圧縮機構（50）で圧縮された冷媒は、吐出管（36）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、冷媒の圧力は、その臨界圧力よりも高くなっている。この吐出冷媒は、第１四路切換弁（21）を通って室外熱交換器（23）へ送られる。室外熱交換器（23）では、流入した冷媒が室外空気へ放熱する。

室外熱交換器（23）で放熱した冷媒は、第２四路切換弁（22）を通過し、流入管（34）を通って圧縮・膨張ユニット（30）の膨張機構（60）へ流入する。膨張機構（60）では、高圧冷媒が膨張し、その内部エネルギがシャフト（40）の回転動力に変換される。膨張後の低圧冷媒は、流出管（35）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）を通過して室内熱交換器（24）へ送られる。

室内熱交換器（24）では、流入した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。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）を通過し、吸入管（32）を通って圧縮・膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）へ吸入される。圧縮機構（50）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。

〈暖房運転〉
暖房運転時には、第１四路切換弁（21）及び第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る。この状態で圧縮・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の冷凍サイクルが行われる。

圧縮機構（50）で圧縮された冷媒は、吐出管（36）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、冷媒の圧力は、その臨界圧力よりも高くなっている。この吐出冷媒は、第１四路切換弁（21）を通過して室内熱交換器（24）へ送られる。室内熱交換器（24）では、流入した冷媒が室内空気へ放熱し、室内空気が加熱される。

室内熱交換器（24）で放熱した冷媒は、第２四路切換弁（22）を通過し、流入管（34）を通って圧縮・膨張ユニット（30）の膨張機構（60）へ流入する。膨張機構（60）では、高圧冷媒が膨張し、その内部エネルギがシャフト（40）の回転動力に変換される。膨張後の低圧冷媒は、流出管（35）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）を通過して室外熱交換器（23）へ送られる。

室外熱交換器（23）では、流入した冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。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）を通過し、吸入管（32）を通って圧縮・膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）へ吸入される。圧縮機構（50）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。

〈膨張機構部の動作〉
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。

先ず、第２ロータリ機構部（80）の第２高圧室（83）へ超臨界状態の高圧冷媒が流入する過程について説明する。回転角が０°の状態からシャフト（40）が僅かに回転すると、第２ピストン（85）と第２シリンダ（81）の接触位置が流入管（34）の開口部を通過し、流入管（34）から第２高圧室（83）へ高圧冷媒が流入し始める。その後、シャフト（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなるにつれて、第２高圧室（83）へ高圧冷媒が流入してゆく。この第２高圧室（83）への高圧冷媒の流入は、シャフト（40）の回転角が３６０°に達するまで続く。

次に、膨張機構（60）において冷媒が膨張する過程について説明する。回転角が０°の状態からシャフト（40）が僅かに回転すると、第２低圧室（84）と第１高圧室（73）が連通路（64）を介して互いに連通し、第２低圧室（84）から第１高圧室（73）へと冷媒が流入し始める。その後、シャフト（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなるにつれ、第２低圧室（84）の容積が次第に減少すると同時に第１高圧室（73）の容積が次第に増加し、結果として膨張室の容積が次第に増加してゆく。この膨張室の容積増加は、シャフト（40）の回転角が３６０°に達する直前まで続く。そして、膨張室の容積が増加する過程で膨張室内の冷媒が膨張し、この冷媒の膨張によってシャフト（40）が回転駆動される。このように、第２低圧室（84）内の冷媒は、連通路（64）を通って第１高圧室（73）へ膨張しながら流入してゆく。

続いて、第１ロータリ機構部（70）の第１低圧室（74）から冷媒が流出してゆく過程について説明する。第１低圧室（74）は、シャフト（40）の回転角が０°の時点から流出ポート（35）に連通し始める。つまり、第１低圧室（74）から流出ポート（35）へと冷媒が流出し始める。その後、シャフト（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなってゆき、その回転角が３６０°に達するまでの間に亘って、第１低圧室（74）から膨張後の低圧冷媒が流出してゆく。

〈圧縮・膨張ユニットでの給油動作〉
圧縮・膨張ユニット（30）において圧縮機構（50）や膨張機構（60）へ冷凍機油を供給する動作について説明する。

図２に示すケーシング（31）の底、即ち第２空間（39）の底部には、冷凍機油が貯留されている。この状態でシャフト（40）が回転すると、ケーシング（31）の底に溜まった冷凍機油が給油通路（90）へ吸い込まれる。給油通路（90）を上向きに流れる冷凍機油は、その一部が圧縮機構（50）へ供給される。圧縮機構（50）へ供給された冷凍機油は、下側偏心部（58,59）とピストン（57,57）の摺動面、あるいはフロントヘッド（54）やリアヘッド（55）と主軸部（44）の摺動面の潤滑に利用される。

圧縮機構（50）へ供給されなかった残りの冷凍機油は、給油通路（90）内を上向きに流れてゆく。この残りの冷凍機油は、その一部が膨張機構（60）へ供給される。膨張機構（60）へ供給された冷凍機油は、大径偏心部（41,42）とピストン（75,85）の摺動面や、主軸部（44）と膨張側フロントヘッド（61）の摺動面の潤滑に利用される。

膨張機構（60）へ供給された冷凍機油のうち、過剰の冷凍機油は、膨張機構（60）の外部である第１空間（38）に流出する。そして、この冷凍機油が、膨張側フロントヘッド（61）の上面に溜まり込む。ここで、膨張側フロントヘッド（61）には、流体戻し通路（100）が形成されており、第１空間（38）と第２空間（39）とが連通している。このため、第１空間（38）と第２空間（39）とは均圧されており、冷凍機油は、自重によって流体戻し通路（100）に流入し、第２空間（39）側へ送り返される。そして、この冷凍機油は第２空間（39）の底部に戻っていく。

また、流体戻し通路（100）は、第１空間（38）に溜まった冷凍機油に加え、膨張機構（61）の内部から第１空間（38）に流出した液冷媒も第２空間（39）に戻すようにしている。つまり、第１空間（38）に溜まった液冷媒は、自重によって油戻し通路（100）に流入し、第２空間（39）側へ送られる。この液冷媒は、第２空間（39）で次第に蒸発し、圧縮機構（50）の吐出冷媒とともに吐出管（36）よりケーシング（31）の外部に吐出される。

−実施形態１の効果−
実施形態１によれば、ケーシング（31）の内部を仕切部となる膨張側フロントヘッド（61）で第１空間（38）と第２空間（39）とに仕切っている。そして、第１空間（38）に膨張機構（60）を配置する一方、第２空間（39）に圧縮機構（50）を配置している。このため、圧縮機構（50）の吐出冷媒で満たされる第２空間（39）の熱が第１空間（38）に移動してしまうことを回避できる。したがって、この空調機（10）の冷房運転時において、膨張機構（60）より室内熱交換器（24）へ送られる冷媒のエンタルピ増大に起因する冷却能力の低下を抑制できる。さらに、上記実施形態１では、膨張側フロントヘッド（61）の下面側に断熱材（150）を設けているため、第２空間（39）から第１空間（38）への熱の移動を効果的に回避することができる。

また、上記膨張側フロントヘッド（61）には、流体戻し通路（100）を形成している。このため、第１空間（38）に溜まった冷凍機油や液冷媒を流体戻し通路（100）を介して第２空間（39）に送ることができる。したがって、圧縮機構（50）や膨張機構（60）などの潤滑油不足や冷媒回路（20）を循環する冷媒不足を解消できる。

また、上記液体戻し通路（100）は、その通路断面積がケーシング（31）の内径断面積の０．５％以上５％未満となるように設計されている。このため、第２空間（39）から第１空間（38）への熱の移動を確実に回避しながら（本実施形態の例では、第１空間（38）の温度が約３０℃から３５℃の範囲であるのに対し、第２空間（39）の温度が約８０℃から９０℃の範囲であった）、第１空間（38）の冷凍機油や液冷媒を第２空間に戻すことができる。

<実施形態１の変形例>
次に、上記実施形態１の変形例について説明する。この変形例は、実施形態１において圧縮・膨張ユニット（30）の構成を変更したものである。ここで、この変形例の圧縮・膨張ユニット（30）について、上記実施形態１と異なる点を説明する。

図５に示すように、この変形例の圧縮・膨張ユニット（30）では、ケーシング（31）の内径よりも膨張機構（60）の膨張側フロントヘッド（61）の外径が小さくなっている。そして、ケーシング（31）の内周面と膨張側フロントヘッド（61）の外周面との間に隙間が形成されており、この隙間が流体戻し通路（100）を構成している。なお、この変形例では、膨張側フロントヘッド（61）の全周に亘って環状の流体戻し通路（100）が形成されており、流体戻し通路（100）の通路断面積は、ケーシング（31）の内径断面積の０．５％以上５％以下となっている。

この変形例においても、第１空間（38）に溜まった冷凍機油や液冷媒を流体戻し通路（100）を介して第２空間（39）に送ることができる。したがって、圧縮機構（50）などの潤滑油不足や冷媒回路（20）を循環する冷媒不足を解消できる。ここで、この変形例では、膨張側フロントヘッド（61）の外径をケーシング（31）の内径よりも小さく成形することで、流体戻し通路（100）を容易に構成することができる。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、上記実施形態１において、圧縮・膨張ユニット（30）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の圧縮・膨張ユニット（30）について、上記実施形態１と異なる点を説明する。

図６に示すように、実施形態２では、膨張側フロントヘッド（61）の外周面に例えばＯリングなどのシール手段（154）が設けられており、このシール手段（154）が膨張側フロントヘッド（61）の外周面とケーシング（31）の内周面との間の隙間を塞いでいる。一方で、第１空間（38）と第２空間（39）とは、圧縮機構（50）の吐出冷媒雰囲気となるため、互いに高圧空間となっている。

また、流体戻し通路（100）は、その一端が第１空間（38）に開口し、他端が膨張機構（60）の流出管（35）と接続することで流体排出手段を構成している。流体戻し通路（100）には、流量調整弁からなる流量調整機構（155）が設けられている。また、膨張側フロントヘッド（61）の上面、言い換えると第１空間（38）の底面には、フロートスイッチからなる液面計（153）が設けられている。

以上のような構成により、第１空間（38）に冷凍機油や液冷媒などの流体が溜まり、この流体の液位が所定高さ以上になると、フロートスイッチ（153）がこれを検知し、流量調整弁（155）の開度が所定開度に開放される。その結果、第１空間（38）に溜まった冷凍機油や液冷媒は、流体戻し通路（100）を流通して流出管（35）内に送られる。そして、これらの流体は、膨張機構（60）で膨張した冷媒と混合し、ケーシング（30）の外部に供給される。一方、以上のようにして、第１空間（38）の液位が所定高さ以下になると、流量調整弁（155）の開度が所定開度に絞られ、第１空間（38）から流出管（35）への液戻しが終了する。

−実施形態２の効果−
実施形態２によれば、第１空間（38）に溜まった冷凍機油や液冷媒を流体戻し通路（100）を経由して流出管（35）に送るようにしている。ここで、第１空間（38）と第２空間（39）とは完全に仕切られているため、第２空間（39）から第１空間（38）への熱の移動を確実に回避できる。また、膨張側フロントヘッド（61）の外周には、シール手段であるＯリング（154）を設けているため、第２空間（39）から第１空間（38）への熱移動を一層効果的に回避できる。

また、上記実施形態２によれば、冷凍機油や液冷媒などの液位をフロートスイッチ（153）で検知し、この液位が所定高さ以上となることで、流量調整弁（155）を開放するようにしている。そして、第１空間（38）に溜まった冷凍機油や液冷媒などの排出が終了すると、流量調整弁（155）を絞るようにしている。このため、第１空間（38）における冷凍機油や液冷媒の溜まりを確実に回避することができ、また、必要最低限の液戻しのみで圧縮機構（50）などの冷凍機油不足や、冷媒回路（20）の冷媒不足を解消することができる。

<実施形態２の変形例>
次に、上記実施形態２の変形例について説明する。この変形例は、実施形態２において圧縮・膨張ユニット（30）の構成を変更したものである。ここで、この変形例の圧縮・膨張ユニット（30）について、上記実施形態２と異なる点を説明する。

図７に示すように、この変形例では実施形態２と同様、膨張側フロントヘッド（61）の外周面にはＯリング（154）が設けられている。そして、第１空間（38）と第２空間（39）とが膨張側フロントヘッド（61）及びＯリング（154）によって気密に遮断されている。一方で、第１空間（38）と第２空間（39）とは、圧縮機構（50）の吐出冷媒雰囲気となるため、互いに高圧空間となっている。

また、流体戻し通路（100）は、その一端が第１空間（38）に開口し、他端が圧縮機構（50）の吸入管（32）と接続することで流体排出手段を構成している。流体戻し通路（100）には、実施形態２と同様に、流量調整弁（155）が設けられている。また、第１空間（38）の底面には、フロートスイッチからなる液面計（153）が設けられている。

以上のような構成により、第１空間（38）に冷凍機油や液冷媒などの流体が溜まり、この流体の液位が所定高さ以上になると、フロートスイッチ（153）がこれを検知し、流量調整弁（155）の開度が所定開度に開放される。その結果、第１空間（38）に溜まった冷凍機油や液冷媒は、流体戻し通路（100）を流通して吸入管（32）内に送られる。そして、これらの流体は、圧縮機構（50）の吸入冷媒と混合しながら蒸発し、圧縮機構（50）内に吸引される。一方、以上のようにして、第１空間（38）の液位が所定高さ以下になると、流量調整弁（155）の開度が所定開度に絞られ、第１空間（38）から流出管（35）への液戻しが終了する。

この変形例においても、第１空間（38）と第２空間（39）とを完全に仕切ることができ、第２空間（39）から第１空間（38）への熱の移動を効果的に抑制することができる。また、フロートスイッチ（153）の検知液位に応じて流量調整弁（155）の開度を調整することで、必要最小限の液戻しを行うのみで、第１空間（38）に溜まった冷凍機油や液冷媒を確実に圧縮機構（50）に送ることができる。

《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３について説明する。本実施形態は、上記実施形態１において、圧縮・膨張ユニット（30）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の圧縮・膨張ユニット（30）について、上記実施形態１と異なる点を説明する。

図８に示すように、本実施形態の圧縮・膨張ユニット（30）では、給油通路（90）がシャフト（40）の上端まで延在しており、シャフト（40）の上方に給油通路（90）の上端が開口している。また、膨張機構（60）のリヤヘッド（62）の上面には、上部部材（65）が敷設されている。

また、本実施形態３では、実施形態１と同様の流体戻し通路（100）に加え、給油通路（90）から供給された冷凍機油のうち、給油通路（90）の上端から排出される余剰の冷凍機油を第２空間（39）に戻す油戻し通路（100a）が形成されている。この油戻し通路（100a）は、一端が給油通路（90）の上端と接続しており、上部部材（65）及び膨張機構（60）に形成されて第２空間（39）まで延在している。そして、油戻し通路（100a）の下端がケーシング（31）の底部近傍に開口している。

上記実施形態３では、第１空間（38）側へ供給された冷凍機油を油戻し通路（100a）より積極的に第２空間（39）に戻すようにしている。このため、第１空間（38）に冷凍機油が溜まり込むことを回避するとともに、圧縮機構（50）などの冷凍機油不足を確実に解消することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態１、及び実施形態１の変形例では、第１空間（38）に溜まった冷凍機油や液冷媒を流体戻し通路（100）を介して第２空間（39）に送るようにしているが、この流体戻し通路（100）に図９に示すような蓄熱体（151）を設けるようにしてもよい。この例では、液体戻し通路（100）にメッシュ状の蓄熱体（151）が設けられている。このため、第２空間（39）からの熱が流体戻し通路（100）を通って第１空間（38）へ移動してしまうことを回避でき、膨張機構（60）の冷媒のエンタルピ増大を一層効果的に解消できる。

また、上記実施形態では、膨張機構（60）の膨張側フロントヘッド（61）を仕切部として利用しているが、膨張側フロントヘッド（61）とは別の部材によってケーシング（31）内を２つの空間に仕切るようにしてもよい。

さらに、上記実施形態２及びその変形例では、フロートスイッチ（153）の検出液位に応じて流量調整弁（155）の開度を調整するようにしている。しかしながら、上記フロートスイッチの換わりに、例えば超音波液面計などの液面計を用いるようにしてもよい。また、液面計を設けずに、例えば所定経過時間おきに流量調整弁（155）の開閉を繰り返し、定期的に液戻しを行うようにしてもよい。さらに、上記流量調整弁（155）の代わりにキャピラリーなどの圧力抵抗体を設け、流体戻し通路（100）の圧力、すなわち流体の自重が所定値以上になると、第１空間（38）の冷凍機油や液冷媒を吸入管（35）や流出管（32）に送るようにしてもよい。さらに、流量調整弁（155）の代わりに、開閉自在な電磁開閉弁を設けるようにしていよい。

以上説明したように、本発明は、高圧流体の膨張によって動力を発生させるに膨張機について有用である。

実施形態１における空調機の配管系統図である。 実施形態１における圧縮・膨張ユニットの概略断面図である。 実施形態１における膨張機構部の要部拡大図である。 実施形態１の膨張機構部におけるシャフトの回転角９０°毎の各ロータリ機構部の状態を示す断面図である。 実施形態１の変形例における圧縮・膨張ユニットの概略断面図である。 実施形態２における圧縮・膨張ユニットの概略断面図である。 実施形態２の変形例における圧縮・膨張ユニットの概略断面図である。 実施形態３における圧縮・膨張ユニットの概略断面図である。 その他の実施形態における圧縮・膨張ユニットの概略断面図である。

符号の説明

（31） ケーシング
（32） 吸入管
（35） 流出管
（38） 第１空間
（39） 第２空間
（40） シャフト（回転軸）
（50） 圧縮機構
（60） 膨張機構
（61） 仕切部（膨張側フロントヘッド）
（90） 給油通路
（100） 流体戻し通路
(150) 断熱材
(151) 蓄熱材
（155） 流量調整弁（流量調整機構）

Claims (9)

1. 流体の膨張により動力を発生させる膨張機構（60）と、流体を圧縮する圧縮機構（50）と、上記膨張機構（60）と上記圧縮機構（50）とを連結する回転軸（40）とが容器状のケーシング（31）に収納され、
   上記ケーシング（31）の内部が膨張機構（60）を配置する第１空間（38）と圧縮機構（50）を配置する第２空間（39）とに仕切られている流体機械であって、
   膨張機構（60）から流出して第１空間（38）に溜まり込む流体を外部に排出する流体排出手段（100）を備えている流体機械。
2. 請求項１に記載の流体機械において、
   ケーシング（31）の内部を第１空間（38）と第２空間（39）とに仕切ると共に、外周が上記ケーシング（31）の内周と密接する仕切部（61）を備え、
   流体排出手段は、上記仕切部（61）を貫通して第１空間（38）と第２空間（39）とを連通させる流体戻し通路（100）で構成されている流体機械。
3. 請求項１に記載の流体機械において、
   ケーシング（31）の内部を第１空間（38）と第２空間（39）とに仕切る仕切部（61）を備え、
   流体排出手段は、ケーシング（31）の内周と仕切部（61）の外周との隙間に形成される流体戻し通路（100）で構成されている流体機械。
4. 請求項２又は３に記載の流体機械において、
   流体戻し通路（100）は、その通路断面積がケーシング（31）の内径断面積の０．５％以上５．０％以下の範囲である流体機構。
5. 請求項２又は３に記載の流体機械において、
   流体戻し通路（100）には、蓄熱材（151）が設けられている流体機械。
6. 請求項２又は３に記載の流体機械において、
   仕切部（61）には、断熱材（150）が設けられている流体機械。
7. 請求項１に記載の流体機械において、
   ケーシング（31）には、圧縮機構（50）の吸入流体を外部から導入する吸入管（32）が設けられ、
   流体排出手段は、一端が第１空間（38）に開口し、他端が上記吸入管（32）と接続する流体戻し通路（100）で構成されている流体機械。
8. 請求項１に記載の流体機械において、
   ケーシング（31）には、膨張機構（60）の流出流体をケーシング（31）の外部へ導出する流出管（35）が設けられており、
   流体排出手段は、一端が第１空間（38）に開口し、他端が上記流出管（35）と接続する流体戻し通路（100）で構成されている流体機械。
9. 請求項７又は８に記載の流体機械において、
   流体戻し通路（100）には、流量調整機構（155）が設けられている流体機械。
   

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