JP2006132513A

JP2006132513A - Expander

Info

Publication number: JP2006132513A
Application number: JP2004325476A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kumakura; 英二熊倉; Masakazu Okamoto; 昌和岡本; Tetsuya Okamoto; 哲也岡本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2006-05-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce loss of intake pressure of refrigerant by reducing rapid expansion of a flow passage and rapid change of direction of flow in a flow-in port. <P>SOLUTION: This expander is provided with an intake passage 34 formed in a front head 61 to introduce refrigerant into a fluid chamber 65a. The intake passage 34 is provided with a horizontal passage 3a and a vertical passage 3b linked to the horizontal passage 3a by crossing it orthogonally and opened in the fluid chamber 65a. An opening fringe part 3c into the fluid chamber 65a in the vertical passage 3b is formed into a curved face whose passage area is gradually expanded when approaching an opening end. Consequently, rapid expansion of a refrigerant flow passage is reduced to suppress loss of intake pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、膨張機に関し、特に、吸入圧力損失の低減対策に係るものである。 The present invention relates to an expander, and particularly relates to measures for reducing suction pressure loss.

従来より、高圧流体の膨張によって動力を発生させる容積型の膨張機が知られている。この種の膨張機は、例えば蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置に設けられている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, positive displacement expanders that generate power by expanding a high-pressure fluid are known. This type of expander is provided, for example, in a refrigeration apparatus that performs a vapor compression refrigeration cycle (see, for example, Patent Document 1).

この冷凍装置は、圧縮機と冷却器と膨張機と蒸発器とが配管接続されて蒸気圧縮機式冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えている。上記膨張機は、電動機を介して圧縮機と機械的に連結されている。上記膨張機は、シリンダとロータリピストンを有し、その間に膨張室が形成されるロータリ式膨張機を構成している。上記シリンダの閉塞部材であるフロントヘッドには、冷媒の流入ポートが形成され、その終端が膨張室に開口している。そして、上記膨張機では、高圧冷媒が流入ポートより膨張室へ導入されて膨張する。この膨張の際の内部エネルギが回転動力として変換され、圧縮機へ伝達される。
特開２００４−４４５６９号公報 This refrigeration apparatus includes a refrigerant circuit in which a compressor, a cooler, an expander, and an evaporator are connected by piping to perform a vapor compressor refrigeration cycle. The expander is mechanically connected to the compressor via an electric motor. The expander includes a cylinder and a rotary piston, and constitutes a rotary expander in which an expansion chamber is formed therebetween. A refrigerant inflow port is formed in the front head, which is a closing member of the cylinder, and its terminal end opens into the expansion chamber. In the expander, the high-pressure refrigerant is introduced from the inflow port into the expansion chamber and expands. The internal energy during this expansion is converted as rotational power and transmitted to the compressor.
JP 2004-44569 A

しかしながら、上述した従来の膨張機では、冷媒導入（吸入）時に圧力損失が生じるという問題があった。つまり、冷媒が流入ポートから膨張室へ流入する際、流路の急拡大によって冷媒の圧力損失が生じてしまう。また、上記流入ポートが直角に屈曲しているため、流向の急変化によっても冷媒の圧力損失が生じてしまう。この結果、回収できる回転動力が減少してしまうという問題があった。 However, the above-described conventional expander has a problem in that pressure loss occurs during refrigerant introduction (intake). That is, when the refrigerant flows into the expansion chamber from the inflow port, the pressure loss of the refrigerant occurs due to the rapid expansion of the flow path. Further, since the inflow port is bent at a right angle, the pressure loss of the refrigerant occurs even when the flow direction suddenly changes. As a result, there is a problem that the rotational power that can be recovered decreases.

本発明は、斯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、流入ポートにおける流路の急拡大や流向の急変化を緩和することにより、冷媒の吸入圧力損失を低減することである。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to reduce the suction pressure loss of the refrigerant by relaxing the sudden expansion of the flow path and the sudden change in the flow direction at the inflow port. That is.

具体的に、第１の発明は、冷媒の吸入通路（34）と、該吸入通路（34）から流入する冷媒を膨張させる流体室（65a）とを有する膨張機構（60）を備え、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）に用いられる膨張機を前提としている。そして、上記吸入通路（34）の流体室（65a）に開口する開口縁部（3c）は、横断面が開口端にいくに従って漸次拡がる曲面に形成されている。 Specifically, the first invention is provided with an expansion mechanism (60) having a refrigerant suction passage (34) and a fluid chamber (65a) for expanding the refrigerant flowing in from the suction passage (34). The premise is an expander used in a refrigerant circuit (20) that performs a refrigerating cycle. And the opening edge part (3c) opened to the fluid chamber (65a) of the said suction passage (34) is formed in the curved surface which expands gradually as a cross section goes to an opening end.

上記の発明では、膨張機構（60）において、吸入通路（34）から流体室（65a）へ導入された冷媒が膨張することにより、蒸気圧縮式冷凍サイクルの膨張行程が行われる。その際、冷媒の膨張によって発生した動力は、例えば冷媒回路（20）の圧縮機や電動機などの駆動力として利用される。 In the above invention, in the expansion mechanism (60), the refrigerant introduced from the suction passage (34) into the fluid chamber (65a) expands, whereby the expansion stroke of the vapor compression refrigeration cycle is performed. At that time, the power generated by the expansion of the refrigerant is used as a driving force of, for example, a compressor or an electric motor of the refrigerant circuit (20).

ここで、吸入通路（34）における流体室（65a）に開口する開口縁部（3c）の横断面が開口端にいくに従って漸次拡がる曲面に形成されているので、つまり開口縁部（3c）がラッパ状に形成されているので、冷媒の流路面積が流体室（65a）へ向かって徐々に大きくなっている。すなわち、上記吸入通路（34）から流体室（65a）における冷媒流路の急拡大が緩和される。これにより、流体室（65a）への冷媒吸入時の流動抵抗が低減され、吸入圧力損失が抑制される。 Here, since the cross section of the opening edge (3c) that opens to the fluid chamber (65a) in the suction passage (34) is formed into a curved surface that gradually expands toward the opening end, that is, the opening edge (3c) Since it is formed in a trumpet shape, the flow path area of the refrigerant gradually increases toward the fluid chamber (65a). That is, the sudden expansion of the refrigerant flow path from the suction passage (34) to the fluid chamber (65a) is alleviated. As a result, the flow resistance when the refrigerant is sucked into the fluid chamber (65a) is reduced, and the suction pressure loss is suppressed.

また、本発明では、開口縁部（3c）が曲面に形成されているので、冷媒流れが安定する。つまり、例えば開口縁部（3c）を平面なテーパ状に形成した場合、そのテーパ面へと連続する流路壁にエッジが形成されるため、いわゆるキャビテーションが発生するおそれがある。このキャビテーションは、機器の振動や騒音を引き起こし、最悪の場合は機器の損傷を招くものである。したがって、上記開口縁部（3c）を曲面に形成することにより、機器の振動等が防止される。 In the present invention, since the opening edge (3c) is formed in a curved surface, the refrigerant flow is stabilized. That is, for example, when the opening edge portion (3c) is formed in a flat taper shape, an edge is formed on the flow path wall continuous to the taper surface, and so-called cavitation may occur. This cavitation causes vibration and noise of the equipment, and in the worst case, damages the equipment. Therefore, by forming the opening edge (3c) on a curved surface, vibration of the device is prevented.

また、第２の発明は、冷媒の吸入通路（34）と、該吸入通路（34）から流入する冷媒を膨張させる流体室（65a）とを有する膨張機構（60）を備え、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）に用いられる膨張機を前提としている。そして、上記吸入通路（34）は、第１通路（3a）と、該第１通路（3a）に直交する方向に該第１通路（3a）に繋がり、終端が流体室（65a）に開口する第２通路（3b）とを備えている。さらに、上記第２通路（3b）は、横断面が第１通路（3a）方向に長い楕円状または繭型に形成されている。 The second aspect of the invention further includes an expansion mechanism (60) having a refrigerant suction passage (34) and a fluid chamber (65a) for expanding the refrigerant flowing from the suction passage (34). It is premised on an expander used in a refrigerant circuit (20) that performs a cycle. The suction passage (34) is connected to the first passage (3a) and the first passage (3a) in a direction perpendicular to the first passage (3a), and the terminal end opens into the fluid chamber (65a). And a second passage (3b). Further, the second passage (3b) has an elliptical shape or a bowl shape whose cross section is long in the direction of the first passage (3a).

上記の発明では、膨張機構（60）において、第１通路（3a）および第２通路（3b）を順に流れて流体室（65a）へ導入された冷媒が膨張することにより、蒸気圧縮式冷凍サイクルの膨張行程が行われる。その際、冷媒の膨張によって発生した動力が、例えば冷媒回路（20）の圧縮機や電動機などの駆動力として利用される。 In the above-described invention, in the expansion mechanism (60), the refrigerant introduced into the fluid chamber (65a) through the first passage (3a) and the second passage (3b) in order expands, thereby the vapor compression refrigeration cycle. The expansion stroke is performed. At that time, the power generated by the expansion of the refrigerant is used as a driving force of, for example, a compressor or an electric motor of the refrigerant circuit (20).

ここで、例えば、図４に示すように、いわゆるロータリ式の膨張機において、吸入通路（34）の入口側をシリンダの閉塞部材の側面に形成した場合、横方向の第１通路（3a）とこれに直交する縦方向の第２通路（3b）とが形成される。その場合、第１通路（3a）から第２通路（3b）への冷媒流れが直角に屈曲するので、流向の急変化が起こる。ところが、本発明では、例えば図７に示すように、第２通路（3b）の横断面が第１通路（3a）方向に長い楕円状または繭型に形成されているので、冷媒流向の急変化が緩和される。つまり、上記第２通路（3b）の流路幅が第１通路（3a）方向に長くなるので、例えば横断面が円形に形成された場合に比べて、冷媒の流向が直角に屈曲するのではなく曲線的に屈曲する。したがって、上記流体室（65a）への冷媒吸入時の流動抵抗が低減され、吸入圧力損失が抑制される。 Here, for example, as shown in FIG. 4, in the so-called rotary expander, when the inlet side of the suction passage (34) is formed on the side surface of the closing member of the cylinder, the lateral first passage (3a) A vertical second passage (3b) perpendicular to this is formed. In that case, since the refrigerant flow from the first passage (3a) to the second passage (3b) is bent at a right angle, a sudden change in the flow direction occurs. However, in the present invention, for example, as shown in FIG. 7, since the cross section of the second passage (3b) is formed in an elliptical shape or a bowl shape in the direction of the first passage (3a), the refrigerant flow direction suddenly changes. Is alleviated. That is, since the flow path width of the second passage (3b) becomes longer in the direction of the first passage (3a), for example, the refrigerant flow direction is bent at a right angle than when the cross section is formed in a circular shape. It bends without a curve. Therefore, the flow resistance when the refrigerant is sucked into the fluid chamber (65a) is reduced, and the suction pressure loss is suppressed.

また、第３の発明は、冷媒の吸入通路（34）と、該吸入通路（34）から流入する冷媒を膨張させる流体室（65a）とを有する膨張機構（60）を備え、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）に用いられる膨張機を前提としている。そして、上記吸入通路（34）は、第１通路（3a）と、該第１通路（3a）に繋がり、終端が流体室（65a）に開口する第２通路（3b）とを備えている。さらに、上記第１通路（3a）と第２通路（3b）とは、互いの通路中心線の接続内角が鈍角となるように繋がっている。 The third aspect of the invention further includes an expansion mechanism (60) having a refrigerant suction passage (34) and a fluid chamber (65a) for expanding the refrigerant flowing from the suction passage (34). It is premised on an expander used in a refrigerant circuit (20) that performs a cycle. The suction passage (34) includes a first passage (3a) and a second passage (3b) that is connected to the first passage (3a) and has a terminal opening to the fluid chamber (65a). Further, the first passage (3a) and the second passage (3b) are connected so that the connection inner angle of the passage center line is an obtuse angle.

ここで、例えば、図４に示すように、いわゆるロータリ式の膨張機において、吸入通路（34）の入口側をシリンダの閉塞部材の側面に形成した場合、横方向の第１通路（3a）とこれに直交する縦方向の第２通路（3b）とが形成される。その場合、上記第２の発明と同様に、冷媒流向の急変化が起こる。ところが、本発明では、例えば図９に示すように、第１通路（3a）の通路中心線と第２通路（3b）の通路中心線との接続内角が鈍角となるように形成されているので、冷媒流向の急変化が緩和される。つまり、上記第１通路（3a）から第２通路（3b）への冷媒流れが直角ではなく滑らかな曲線状に屈曲する。したがって、上記流体室（65a）への冷媒吸入時の流動抵抗が低減され、吸入圧力損失が抑制される。 Here, for example, as shown in FIG. 4, in the so-called rotary expander, when the inlet side of the suction passage (34) is formed on the side surface of the closing member of the cylinder, the lateral first passage (3a) A vertical second passage (3b) perpendicular to this is formed. In that case, similar to the second invention, a sudden change in the refrigerant flow direction occurs. However, in the present invention, for example, as shown in FIG. 9, the connection inner angle between the passage center line of the first passage (3a) and the passage center line of the second passage (3b) is formed to be an obtuse angle. Sudden changes in refrigerant flow direction are alleviated. That is, the refrigerant flow from the first passage (3a) to the second passage (3b) bends in a smooth curve rather than a right angle. Therefore, the flow resistance when the refrigerant is sucked into the fluid chamber (65a) is reduced, and the suction pressure loss is suppressed.

また、第４の発明は、上記第１〜３の何れか１の発明において、上記膨張機構（60）がシリンダ（63a）とロータリピストン（67a）との間に流体室（65a）が形成されるロータリ式膨張機により構成されている。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the expansion mechanism (60) has a fluid chamber (65a) formed between the cylinder (63a) and the rotary piston (67a). It is comprised by the rotary type expander.

上記の発明では、吸入通路（34）から流体室（65a）に導入された冷媒が膨張し、その際に発生した動力によってロータリピストン（67a）が公転する。このロータリ式膨張機において、冷媒の吸入圧力損失が抑制される。 In the above invention, the refrigerant introduced into the fluid chamber (65a) from the suction passage (34) expands, and the rotary piston (67a) revolves by the power generated at that time. In this rotary expander, the suction pressure loss of the refrigerant is suppressed.

また、第５の発明は、上記第１〜３の何れか１の発明において、上記膨張機構（60）が、固定スクロール（71）のラップ（72）と可動スクロール（73）のラップ（74）とが互いに噛み合って流体室（75）が形成されるスクロール式膨張機により構成されている。 The fifth aspect of the present invention is that, in any one of the first to third aspects, the expansion mechanism (60) includes a wrap (72) of the fixed scroll (71) and a wrap (74) of the movable scroll (73). And a scroll type expander in which a fluid chamber (75) is formed by meshing with each other.

上記の発明では、吸入通路（34）から流体室（75）に導入された冷媒が膨張し、その際に発生した動力によって可動スクロール（73）が公転する。このスクロール式膨張機において、冷媒の吸入圧力損失が抑制される。 In the above invention, the refrigerant introduced into the fluid chamber (75) from the suction passage (34) expands, and the movable scroll (73) revolves by the power generated at that time. In this scroll expander, the suction pressure loss of the refrigerant is suppressed.

また、第６の発明は、上記第４の発明において、上記吸入通路（34）がシリンダ（63a）の両端を閉塞する閉塞部材（61,62）に形成されている。一方、上記シリンダ（63a）の内周縁部は、吸入通路（34）の開口が重なる部分にテーパ状の切欠き（t）が形成されている。 According to a sixth aspect, in the fourth aspect, the suction passage (34) is formed in a closing member (61, 62) that closes both ends of the cylinder (63a). On the other hand, the inner peripheral edge of the cylinder (63a) is formed with a tapered notch (t) at the portion where the opening of the suction passage (34) overlaps.

上記の発明では、図４に示すように、吸入通路（34）から流体室（65a）への冷媒の流路面積が切欠き（t）の分だけ大きくなるので、冷媒の流動抵抗が低減される。つまり、上記吸入通路（34）から冷媒がシリンダ（63a）の端面に邪魔されることなく流体室（65a）へ導入される。したがって、冷媒の吸入圧力損失が一層抑制される。特に、冷媒は、切欠き（t）のテーパ面に沿って滑らかに流体室（65a）へ流れるので、一層流動抵抗が低減される。 In the above invention, as shown in FIG. 4, the flow area of the refrigerant from the suction passage (34) to the fluid chamber (65a) is increased by the notch (t), so the flow resistance of the refrigerant is reduced. The That is, the refrigerant is introduced from the suction passage (34) into the fluid chamber (65a) without being obstructed by the end face of the cylinder (63a). Therefore, the suction pressure loss of the refrigerant is further suppressed. In particular, since the refrigerant flows smoothly into the fluid chamber (65a) along the tapered surface of the notch (t), the flow resistance is further reduced.

また、第７の発明は、上記第４または５の発明において、上記冷媒が二酸化炭素である。 In a seventh aspect based on the fourth or fifth aspect, the refrigerant is carbon dioxide.

上記の発明では、冷媒回路（20）を循環する冷媒に二酸化炭素を用いているので、地球環境に優しい機器および装置を提供することができる。特に、二酸化炭素の場合、臨界圧状態まで圧縮するので、それだけ膨張機構（60）における冷媒の吸入圧力が高圧となるが、吸入時に生じる吸入圧力損失が確実に抑制される。 In the above invention, since carbon dioxide is used as the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (20), it is possible to provide devices and devices that are friendly to the global environment. In particular, in the case of carbon dioxide, since it is compressed to a critical pressure state, the suction pressure of the refrigerant in the expansion mechanism (60) becomes high as much, but the suction pressure loss that occurs during suction is reliably suppressed.

したがって、第１の発明によれば、膨張機構（60）の吸入通路（34）における流体室（65a）への開口縁部（3c）を横断面が開口端にいくに従って漸次拡がる曲面状に形成するようにしたので、流体室（65a）へ流入する冷媒の流路面積を徐々に大きくすることができる。これにより、吸入通路（34）から流体室（65a）への冷媒流路の急拡大を抑制することができるので、冷媒の吸入圧力損失を低減することができる。この結果、冷媒の膨張によって得られる動力を増大させることができる。 Therefore, according to the first invention, the opening edge (3c) to the fluid chamber (65a) in the suction passage (34) of the expansion mechanism (60) is formed in a curved shape that gradually expands as the cross section goes to the opening end. As a result, the flow area of the refrigerant flowing into the fluid chamber (65a) can be gradually increased. Thereby, since the rapid expansion of the refrigerant flow path from the suction passage (34) to the fluid chamber (65a) can be suppressed, the suction pressure loss of the refrigerant can be reduced. As a result, the power obtained by the expansion of the refrigerant can be increased.

また、第２の発明によれば、吸入通路（34）が第１通路（3a）と、該第１通路（3a）に直交して繋がり、終端が流体室（65a）に開口する第２通路（3b）とを備え、第２通路（3b）の横断面を第１通路（3a）方向に長い楕円状または繭型に形成するようにしたので、第２通路（3b）における冷媒の流路幅が第１通路（3a）方向に長くなる。したがって、第１通路（3a）から第２通路（3b）への冷媒の流向が曲線状になり、流向の急変化を緩和することができる。これにより、冷媒の吸入圧力損失を抑制することができる。 Further, according to the second invention, the suction passage (34) is connected to the first passage (3a) at right angles to the first passage (3a), and the second passage is opened to the fluid chamber (65a). (3b), and the cross section of the second passage (3b) is formed in an elliptical shape or a bowl shape that is long in the direction of the first passage (3a), so that the refrigerant flow path in the second passage (3b) The width becomes longer in the first passage (3a) direction. Therefore, the flow direction of the refrigerant from the first passage (3a) to the second passage (3b) is curved, and a sudden change in the flow direction can be mitigated. Thereby, the suction | inhalation pressure loss of a refrigerant | coolant can be suppressed.

また、第３の発明によれば、吸入通路（34）が第１通路（3a）と、該第１通路（3a）に繋がり、終端が流体室（65a）に開口する第２通路（3b）とを備え、両通路（3a,3b）の通路中心線の接続内角が鈍角となるようにしたので、第１通路（3a）から第２通路（3b）への冷媒流れを曲線状に屈曲させることができる。したがって、第１通路（3a）から第２通路（3b）への冷媒の流向の急変化を緩和することができ、吸入圧力損失を抑制することができる。 According to the third aspect of the invention, the suction passage (34) is connected to the first passage (3a) and the first passage (3a), and the second passage (3b) whose terminal end opens into the fluid chamber (65a). Since the connection inner angle of the passage center line of both passages (3a, 3b) is an obtuse angle, the refrigerant flow from the first passage (3a) to the second passage (3b) is bent in a curved shape. be able to. Therefore, a sudden change in the flow direction of the refrigerant from the first passage (3a) to the second passage (3b) can be mitigated, and suction pressure loss can be suppressed.

また、第４の発明によれば、いわゆるロータリ式膨張機における冷媒の吸入圧力損失を、第５の発明によれば、いわゆるスクロール式膨張機における冷媒の吸入圧力損失をそれぞれ抑制することができる。 Further, according to the fourth invention, it is possible to suppress the refrigerant suction pressure loss in the so-called rotary expander, and according to the fifth invention, it is possible to suppress the refrigerant suction pressure loss in the so-called scroll expander.

また、第６の発明によれば、ロータリ式膨張機の膨張機構（60）において、吸入通路（34）の開口が重なるシリンダ（63a）の内周縁部にテーパ状の切欠き（t）を設けるようにしたので、吸入通路（34）から流体室（65a）への冷媒の流路面積を大きくすることができる。これにより、冷媒の流動抵抗を低減できるので、吸入圧力損失を一層抑制することができる。 According to the sixth invention, in the expansion mechanism (60) of the rotary expander, the tapered notch (t) is provided at the inner peripheral edge of the cylinder (63a) where the opening of the suction passage (34) overlaps. Since this is done, the flow area of the refrigerant from the suction passage (34) to the fluid chamber (65a) can be increased. Thereby, since the flow resistance of a refrigerant | coolant can be reduced, a suction pressure loss can be suppressed further.

また、第７の発明によれば、冷媒に二酸化炭素を用いたため、地球環境に優しい機器を提供することができる。特に、二酸化炭素の場合、臨界圧状態まで圧縮するので、それだけ膨張機構（60）における冷媒の吸入圧力が高圧となるが、吸入時に生じる吸入圧力損失を確実に抑制することができる。 Further, according to the seventh aspect, since carbon dioxide is used as the refrigerant, it is possible to provide a device that is friendly to the global environment. In particular, in the case of carbon dioxide, since it is compressed to a critical pressure state, the suction pressure of the refrigerant in the expansion mechanism (60) becomes high, but suction pressure loss that occurs during suction can be reliably suppressed.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

《発明の実施形態１》
本実施形態の空調機（10）は、本発明に係る容積型の膨張機を備えている。 Embodiment 1 of the Invention
The air conditioner (10) of the present embodiment includes the positive displacement expander according to the present invention.

〈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。上記室外機（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）および圧縮膨張ユニット（30）が収納されている。一方、上記室内機（13）には、室内ファン（14）および室内熱交換器（24）が収納されている。上記室外機（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、上記室外機（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、上記圧縮膨張ユニット（30）の詳細は後述する。 <Overall configuration of air conditioner>
As shown in FIG. 1, the air conditioner (10) is a so-called separate type, and includes an outdoor unit (11) and an indoor unit (13). The outdoor unit (11) includes an outdoor fan (12), an outdoor heat exchanger (23), a first four-way switching valve (21), a second four-way switching valve (22), and a compression / expansion unit (30). It is stored. On the other hand, the indoor unit (13) houses an indoor fan (14) and an indoor heat exchanger (24). The outdoor unit (11) is installed outdoors, and the indoor unit (13) is installed indoors. The outdoor unit (11) and the indoor unit (13) are connected by a pair of connecting pipes (15, 16). The details of the compression / expansion unit (30) will be described later.

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）は、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ₂）が充填され、この冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。 The air conditioner (10) is provided with a refrigerant circuit (20). The refrigerant circuit (20) is a closed circuit to which a compression / expansion unit (30), an indoor heat exchanger (24), and the like are connected. In addition, the refrigerant circuit (20) is configured to be filled with carbon dioxide (CO ₂ ) as a refrigerant, and this refrigerant circulates to perform a vapor compression refrigeration cycle.

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式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。上記室外熱交換器（23）では、冷媒回路（20）を循環する冷媒が室外ファン（12）によって取り込まれた室外空気と熱交換する。上記室内熱交換器（24）では、冷媒回路（20）を循環する冷媒が室内ファン（14）によって取り込まれた室内空気と熱交換する。 Both the outdoor heat exchanger (23) and the indoor heat exchanger (24) are constituted by cross fin type fin-and-tube heat exchangers. In the outdoor heat exchanger (23), the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (20) exchanges heat with the outdoor air taken in by the outdoor fan (12). In the indoor heat exchanger (24), the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (20) exchanges heat with the indoor air taken in by the indoor fan (14).

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ポートが圧縮膨張ユニット（30）の吐出管（36）に、第２ポートが連絡配管（15）を介して室内熱交換器（24）の一端であるガス側端部に、第３ポートが室外熱交換器（23）の一端であるガス側端部に、第４ポートが圧縮膨張ユニット（30）の吸入ポート（32）にそれぞれ接続されている。そして、上記第１四路切換弁（21）は、第１ポートと第２ポートとが連通し且つ第３ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとが連通し且つ第２ポートと第４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。 The first four-way selector valve (21) has four ports. The first four-way switching valve (21) has a first port connected to the discharge pipe (36) of the compression / expansion unit (30) and a second port connected to the indoor heat exchanger (24) via the connecting pipe (15). The third port is connected to the gas side end, which is one end of the outdoor heat exchanger (23), and the fourth port is connected to the suction port (32) of the compression / expansion unit (30). Has been. The first four-way selector valve (21) has a state in which the first port and the second port communicate with each other and a state in which the third port and the fourth port communicate with each other (state indicated by a solid line in FIG. 1), The state is switched to a state in which the first port communicates with the third port and the second port communicates with the fourth port (a state indicated by a broken line in FIG. 1).

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ポートが圧縮膨張ユニット（30）の流出ポート（35）に、第２ポートが室外熱交換器（23）の他端である液側端部に、第３ポートが連絡配管（16）を介して室内熱交換器（24）の他端である液側端部に、第４ポートが圧縮膨張ユニット（30）の流入ポート（34）にそれぞれ接続されている。そして、上記第２四路切換弁（22）は、第１ポートと第２ポートとが連通し且つ第３ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとが連通し且つ第２ポートと第４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。 The second four-way selector valve (22) has four ports. The second four-way switching valve (22) has a liquid side end whose first port is the outflow port (35) of the compression / expansion unit (30) and whose second port is the other end of the outdoor heat exchanger (23). The third port is connected to the liquid side end which is the other end of the indoor heat exchanger (24) via the connecting pipe (16), and the fourth port is connected to the inflow port (34) of the compression / expansion unit (30). Each is connected. The second four-way selector valve (22) includes a state in which the first port and the second port communicate with each other and a state in which the third port and the fourth port communicate with each other (state indicated by a solid line in FIG. 1), The state is switched to a state in which the first port communicates with the third port and the second port communicates with the fourth port (a state indicated by a broken line in FIG. 1).

〈圧縮膨張ユニットの構成〉
図２および図３に示すように、上記圧縮膨張ユニット（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）、電動機（45）および膨張機構（60）が配置され、これらが回転軸であるシャフト（40）によって連結されている。 <Configuration of compression / expansion unit>
As shown in FIGS. 2 and 3, the compression / expansion unit (30) includes a casing (31) which is a vertically long and cylindrical sealed container. Inside the casing (31), a compression mechanism (50), an electric motor (45) and an expansion mechanism (60) are arranged in order from the bottom to the top, and these are connected by a shaft (40) which is a rotating shaft. Has been.

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）との間に配置され、ケーシング（31）の内部空間に連通している。 A discharge pipe (36) is attached to the casing (31). The discharge pipe (36) is disposed between the electric motor (45) and the expansion mechanism (60) and communicates with the internal space of the casing (31).

上記電動機（45）は、圧縮機構（50）を駆動するためのものであり、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。上記ステータ（46）は、ケーシング（31）の内面に固定されている。上記ロータ（47）は、ステータ（46）の内側に配置され、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、下端側に２つの下側偏心部（58,59）が形成され、上端側に２つの大径偏心部（41a,41b）が形成されている。 The electric motor (45) is for driving the compression mechanism (50), and is disposed at the center in the longitudinal direction of the casing (31). The electric motor (45) includes a stator (46) and a rotor (47). The stator (46) is fixed to the inner surface of the casing (31). The rotor (47) is disposed inside the stator (46), and the main shaft portion (44) of the shaft (40) passes through coaxially. The shaft (40) has two lower eccentric portions (58, 59) formed on the lower end side and two large diameter eccentric portions (41a, 41b) formed on the upper end side.

上記２つの下側偏心部（58,59）は、主軸部（44）よりも大径に且つ主軸部（44）の軸心よりも偏心して形成されており、下側のものが第１下側偏心部（58）を、上側のものが第２下側偏心部（59）をそれぞれ構成している。そして、上記第１下側偏心部（58）と第２下側偏心部（59）とでは、主軸部（44）の軸心に対する偏心方向が逆になっている。一方、上記２つの大径偏心部（41a,41b）は、主軸部（44）よりも大径に形成され、下側のものが第１大径偏心部（41a）を、上側のものが第２大径偏心部（41b）をそれぞれ構成している。この第１大径偏心部（41a）および第２大径偏心部（41b）は、何れも主軸部（44）の軸心に対して同じ方向へ偏心している。そして、この偏心量は、第２大径偏心部（41b）の方が第１大径偏心部（41a）よりも大きくなっている。また、上記第２大径偏心部（41b）の外径は、第１大径偏心部（41a）の外径よりも大きくなっている。 The two lower eccentric portions (58, 59) are formed to have a larger diameter than the main shaft portion (44) and eccentric from the shaft center of the main shaft portion (44), and the lower one is the first lower portion. The side eccentric part (58) constitutes the second lower side eccentric part (59). In the first lower eccentric portion (58) and the second lower eccentric portion (59), the eccentric direction with respect to the axial center of the main shaft portion (44) is reversed. On the other hand, the two large-diameter eccentric parts (41a, 41b) are formed larger in diameter than the main shaft part (44), the lower one is the first large-diameter eccentric part (41a), and the upper one is the first. Two large-diameter eccentric portions (41b) are formed. The first large-diameter eccentric portion (41a) and the second large-diameter eccentric portion (41b) are both eccentric in the same direction with respect to the axis of the main shaft portion (44). The amount of eccentricity is greater in the second large-diameter eccentric portion (41b) than in the first large-diameter eccentric portion (41a). The outer diameter of the second large diameter eccentric portion (41b) is larger than the outer diameter of the first large diameter eccentric portion (41a).

上記圧縮機構（50）は、冷媒を圧縮するためのものであり、揺動ピストン型のロータリ式圧縮機を構成している。この圧縮機構（50）は、シリンダ（51,52）とロータリピストン（57）とを２つずつ備えている。上記圧縮機構（50）では、下から上へ向かって順に、リアヘッド（55）、第１シリンダ（51）、中間プレート（56）、第２シリンダ（52）およびフロントヘッド（54）が積層された状態となっている。 The compression mechanism (50) is for compressing the refrigerant, and constitutes an oscillating piston type rotary compressor. The compression mechanism (50) includes two cylinders (51, 52) and two rotary pistons (57). In the compression mechanism (50), the rear head (55), the first cylinder (51), the intermediate plate (56), the second cylinder (52), and the front head (54) are stacked in order from bottom to top. It is in a state.

上記第１シリンダ（51）および第２シリンダ（52）の内部には、円筒状のロータリピストン（57）が１つずつ配置されている。このロータリピストン（57）は、図示しないが、側面に平板状のブレードが突設されており、このブレードが揺動ブッシュを介してシリンダ（51,52）に支持されている。上記第１シリンダ（51）内のロータリピストン（57）は、シャフト（40）の第１下側偏心部（58）と係合している。一方、上記第２シリンダ（52）内のロータリピストン（57）は、シャフト（40）の第２下側偏心部（59）と係合している。上記各ロータリピストン（57,57）は、内周面が下側偏心部（58,59）の外周面と摺接し、外周面がシリンダ（51,52）の内周面と摺接する。そして、各ロータリピストン（57,57）の外周面とシリンダ（51,52）の内周面との間に圧縮室（53）が形成される。 One cylindrical rotary piston (57) is disposed inside each of the first cylinder (51) and the second cylinder (52). Although not shown, the rotary piston (57) has a flat blade projecting on its side surface, and this blade is supported by the cylinder (51, 52) via a swing bush. The rotary piston (57) in the first cylinder (51) is engaged with the first lower eccentric portion (58) of the shaft (40). On the other hand, the rotary piston (57) in the second cylinder (52) is engaged with the second lower eccentric portion (59) of the shaft (40). As for each said rotary piston (57,57), an internal peripheral surface is slidably contacted with the outer peripheral surface of a lower eccentric part (58,59), and an outer peripheral surface is slidably contacted with the internal peripheral surface of a cylinder (51,52). A compression chamber (53) is formed between the outer peripheral surface of each rotary piston (57, 57) and the inner peripheral surface of the cylinder (51, 52).

上記第１シリンダ（51）および第２シリンダ（52）には、それぞれ吸入ポート（32）が１つずつ形成されている。この各吸入ポート（32）は、シリンダ（51,52）を半径方向に貫通し、終端がシリンダ（51,52）内に開口している。また、上記各吸入ポート（32）は、配管によってケーシング（31）の外部へ延長されている。 One suction port (32) is formed in each of the first cylinder (51) and the second cylinder (52). Each of the suction ports (32) penetrates the cylinder (51, 52) in the radial direction, and the terminal end opens into the cylinder (51, 52). Each suction port (32) is extended to the outside of the casing (31) by piping.

上記フロントヘッド（54）およびリアヘッド（55）には、それぞれ吐出ポート（図示せず）が１つずつ形成されている。上記フロントヘッド（54）の吐出ポートは、第２シリンダ（52）内の圧縮室（53）とケーシング（31）の内部空間とを連通させる。上記リアヘッド（55）の吐出ポートは、第１シリンダ（51）内の圧縮室（53）とケーシング（31）の内部空間とを連通させる。また、上記各吐出ポートは、終端にリード弁からなる吐出弁（図示せず）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、上記圧縮機構（50）からケーシング（31）の内部空間へ吐出された高圧のガス冷媒は、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。 Each of the front head (54) and the rear head (55) has one discharge port (not shown). The discharge port of the front head (54) communicates the compression chamber (53) in the second cylinder (52) and the internal space of the casing (31). The discharge port of the rear head (55) communicates the compression chamber (53) in the first cylinder (51) and the internal space of the casing (31). Each discharge port is provided with a discharge valve (not shown) including a reed valve at the end, and is opened and closed by the discharge valve. The high-pressure gas refrigerant discharged from the compression mechanism (50) into the internal space of the casing (31) is sent out from the compression / expansion unit (30) through the discharge pipe (36).

上記ケーシング（31）内の底部には、潤滑油が貯留される油溜りが形成されている。上記シャフト（40）の下端部には、油溜りに浸漬された遠心式の油ポンプ（48）が設けられている。該油ポンプ（48）は、シャフト（40）の回転により油溜りの潤滑油を汲み上げるように構成されている。そして、上記シャフト（40）の内部には、下端から上端に亘って給油溝（49）が形成されている。この給油溝（49）は、油ポンプ（48）によって汲み上げられた潤滑油が圧縮機構（50）や膨張機構（60）の各摺動部に供給されるように形成されている。 An oil sump for storing lubricating oil is formed at the bottom of the casing (31). A centrifugal oil pump (48) immersed in an oil sump is provided at the lower end of the shaft (40). The oil pump (48) is configured to pump up the lubricating oil in the oil pool by the rotation of the shaft (40). An oil supply groove (49) is formed in the shaft (40) from the lower end to the upper end. The oil supply groove (49) is formed so that the lubricating oil pumped up by the oil pump (48) is supplied to the sliding portions of the compression mechanism (50) and the expansion mechanism (60).

上記膨張機構（60）は、揺動ピストン型のロータリ式膨張機であって、本発明の容積型の膨張機を構成している。この膨張機構（60）は、２つのシリンダ（63a,63b）と、フロントヘッド（61）と、リアヘッド（62）と、中間プレート（64）とを備えている。上記膨張機構（60）では、下から上へ向かって順に、フロントヘッド（61）、第１シリンダ（63a）、中間プレート（64）、第２シリンダ（63b）およびリアヘッド（62）が積層された状態となっている。 The expansion mechanism (60) is a swinging piston type rotary expander, and constitutes a positive displacement expander of the present invention. The expansion mechanism (60) includes two cylinders (63a, 63b), a front head (61), a rear head (62), and an intermediate plate (64). In the expansion mechanism (60), the front head (61), the first cylinder (63a), the intermediate plate (64), the second cylinder (63b), and the rear head (62) are stacked in order from the bottom to the top. It is in a state.

上記第１シリンダ（63a）は、下側端面がフロントヘッド（61）により、上側端面が中間プレート（64）によりそれぞれ閉塞されている。上記第２シリンダ（63b）は、下側端面が中間プレート（64）により、上側端面がリアヘッド（62）によりそれぞれ閉塞されている。つまり、上記フロントヘッド（61）および中間プレート（64）が第１シリンダ（63a）の閉塞部材を構成し、上記中間プレート（64）およびリアヘッド（62）が第２シリンダ（63b）の閉塞部材を構成している。 The first cylinder (63a) is closed at the lower end surface by the front head (61) and at the upper end surface by the intermediate plate (64). The second cylinder (63b) is closed at the lower end surface by the intermediate plate (64) and at the upper end surface by the rear head (62). That is, the front head (61) and the intermediate plate (64) constitute a closing member for the first cylinder (63a), and the intermediate plate (64) and the rear head (62) constitute a closing member for the second cylinder (63b). It is composed.

上記シャフト（40）は、フロントヘッド（61）、第１シリンダ（63a）、中間プレート（64）、第２シリンダ（63b）およびリアヘッド（62）を貫通している。そして、上記シャフト（40）の第１大径偏心部（41a）は第１シリンダ（63a）内に位置し、第２大径偏心部（41b）は第２シリンダ（63b）内に位置している。 The shaft (40) passes through the front head (61), the first cylinder (63a), the intermediate plate (64), the second cylinder (63b), and the rear head (62). And the 1st large diameter eccentric part (41a) of the said shaft (40) is located in a 1st cylinder (63a), and the 2nd large diameter eccentric part (41b) is located in a 2nd cylinder (63b). Yes.

上記第１シリンダ（63a）内には第１ロータリピストン（67a）が、第２シリンダ（63b）内には第２ロータリピストン（67b）がそれぞれ配置されている。この２つのロータリピストン（67a,67b）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、上記第１ロータリピストン（67a）には第１大径偏心部（41a）が、第２ロータリピストン（67b）には第２大径偏心部（41b）がそれぞれ回転自在に嵌合されている。 A first rotary piston (67a) is disposed in the first cylinder (63a), and a second rotary piston (67b) is disposed in the second cylinder (63b). The two rotary pistons (67a, 67b) are both formed in an annular shape or a cylindrical shape. A first large-diameter eccentric portion (41a) is rotatably fitted to the first rotary piston (67a), and a second large-diameter eccentric portion (41b) is rotatably fitted to the second rotary piston (67b). Yes.

上記第１ロータリピストン（67a）は、外周面が第１シリンダ（63a）の内周面に摺接すると共に、下端面がフロントヘッド（61）に、上端面が中間プレート（64）にそれぞれ摺接している。そして、上記第１シリンダ（63a）内は、内周面と第１ロータリピストン（67a）の外周面との間に第１流体室（65a）が形成される。一方、上記第２ロータリピストン（67b）は、外周面が第２シリンダ（63b）の内周面に摺接すると共に、下端面が中間プレート（64）に、上端面がリアヘッド（62）にそれぞれ摺接している。そして、上記第２シリンダ（63b）内は、内周面と第２ロータリピストン（67b）の外周面との間に第２流体室（65b）が形成される。 The first rotary piston (67a) has an outer peripheral surface in sliding contact with the inner peripheral surface of the first cylinder (63a), a lower end surface in sliding contact with the front head (61), and an upper end surface in sliding contact with the intermediate plate (64). ing. In the first cylinder (63a), a first fluid chamber (65a) is formed between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the first rotary piston (67a). On the other hand, the second rotary piston (67b) has an outer peripheral surface that is in sliding contact with an inner peripheral surface of the second cylinder (63b), a lower end surface that slides on the intermediate plate (64), and an upper end surface that slides on the rear head (62). Touching. In the second cylinder (63b), a second fluid chamber (65b) is formed between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the second rotary piston (67b).

上記各ロータリピストン（67a,67b）には、ブレード（66a,66b）が１つずつ一体に設けられている。このブレード（66a,66b）は、ロータリピストン（67a,67b）の半径方向へ延びる板状に形成されており、ロータリピストン（67a,67b）の外周面から外側へ突出している。そして、上記第１シリンダ（63a）内の第１流体室（65a）は、上記第１ブレード（66a）によって高圧側の第１高圧室（71a）と低圧側の第１低圧室（72a）とに仕切られている。一方、上記第２シリンダ（63b）内の第２流体室（65b）は、上記第２ブレード（66b）によって高圧側の第２高圧室（71b）と低圧側の第２低圧室（72b）とに仕切られている。 Each of the rotary pistons (67a, 67b) is integrally provided with one blade (66a, 66b). The blades (66a, 66b) are formed in a plate shape extending in the radial direction of the rotary pistons (67a, 67b), and project outward from the outer peripheral surface of the rotary pistons (67a, 67b). The first fluid chamber (65a) in the first cylinder (63a) is divided into a high pressure side first high pressure chamber (71a) and a low pressure side first low pressure chamber (72a) by the first blade (66a). It is divided into. On the other hand, the second fluid chamber (65b) in the second cylinder (63b) is divided into a high pressure side second high pressure chamber (71b) and a low pressure side second low pressure chamber (72b) by the second blade (66b). It is divided into.

また、上記各シリンダ（63a,63b）には、一対のブッシュ（68a,68b）が一組ずつ設けられている。この各ブッシュ（68a,68b）は、内側面が平面となって外側面が円弧面となる略半月状に形成され、ブレード（66a,66b）を挟み込んだ状態で装着されている。このブッシュ（68a,68b）は、内側面がブレード（66a,66b）と、外側面がシリンダ（63a,63b）とそれぞれ摺接する。そして、上記ブレード（66a,66b）は、ブッシュ（68a,68b）を介してシリンダ（63a,63b）に支持され、該シリンダ（63a,63b）に対して回動自在に且つ進退自在に構成されている。 Each cylinder (63a, 63b) is provided with a pair of bushes (68a, 68b). Each of the bushes (68a, 68b) is formed in a substantially half-moon shape with the inner surface being a flat surface and the outer surface being a circular arc surface, and is mounted with the blades (66a, 66b) sandwiched therebetween. The bushes (68a, 68b) are in sliding contact with the blades (66a, 66b) on the inner side and the cylinders (63a, 63b) on the outer side. The blades (66a, 66b) are supported by the cylinders (63a, 63b) via bushes (68a, 68b), and are configured to be rotatable and advance / retreat with respect to the cylinders (63a, 63b). ing.

上記第１シリンダ（63a）と第２シリンダ（63b）とは、それぞれの周方向におけるブッシュ（68a,68b）の位置が一致するように配置されている。すなわち、上記第２シリンダ（63b）の第１シリンダ（63a）に対する配置角度が０°となっている。ここで、第１大径偏心部（41a）と第２大径偏心部（41b）とが主軸部（44）の軸心に対して同じ方向へ偏心しているため、第１ブレード（66a）が第１シリンダ（63a）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（66b）が第２シリンダ（63b）の外側へ最も退いた状態となる。つまり、上記２つのシリンダ（63a,63b）のロータリピストン（67a,67b）は、回転周期が同期している。 The first cylinder (63a) and the second cylinder (63b) are disposed so that the positions of the bushes (68a, 68b) in the respective circumferential directions coincide. That is, the arrangement angle of the second cylinder (63b) with respect to the first cylinder (63a) is 0 °. Here, since the first large-diameter eccentric part (41a) and the second large-diameter eccentric part (41b) are eccentric in the same direction with respect to the axis of the main shaft part (44), the first blade (66a) is The second blade (66b) is in the most retracted state to the outside of the second cylinder (63b) simultaneously with the most retracted state to the outside of the first cylinder (63a). That is, the rotation cycles of the rotary pistons (67a, 67b) of the two cylinders (63a, 63b) are synchronized.

また、上記第２流体室（65b）の押しのけ容積は、第１流体室（65a）の押しのけ容積より大きく形成されている。具体的に、上記第２シリンダ（63b）は、内径が第１シリンダ（63a）のものより大きくなっており、且つ、上下方向の厚みが第１シリンダ（63a）のものより大きくなっている。さらに、上記第２ロータリピストン（67b）は、外径が第１ロータリピストン（67a）のものより大きくなっている。すなわち、この膨張機構（60）では、２つの流体室（65a,65b）が圧縮機構（50）側から押しのけ容積の小さい順に配置されている。 The displacement volume of the second fluid chamber (65b) is formed larger than the displacement volume of the first fluid chamber (65a). Specifically, the second cylinder (63b) has an inner diameter larger than that of the first cylinder (63a) and has a vertical thickness larger than that of the first cylinder (63a). Further, the second rotary piston (67b) has an outer diameter larger than that of the first rotary piston (67a). That is, in this expansion mechanism (60), the two fluid chambers (65a, 65b) are arranged in the order of increasing displacement from the compression mechanism (50) side.

上記中間プレート（64）は、上下の厚さ方向に対して斜めに貫通する連絡通路（69）が形成されている。この連絡通路（69）は、入口側である一端が第１シリンダ（63a）内における第１ブレード（66a）の右側の位置に開口し、出口側である他端が第２シリンダ（63b）内における第２ブレード（66b）の左側の位置に開口している。つまり、上記連絡通路（69）は、第１流体室（65a）の第１低圧室（72a）と第２流体室（65b）の第２高圧室（71b）とを連通させ、第１低圧室（72a）および第２高圧室（71b）と共に１つの閉空間を構成している。 The intermediate plate (64) is formed with a communication passage (69) that penetrates obliquely with respect to the upper and lower thickness directions. The communication passage (69) has one end on the inlet side opened to the right side of the first blade (66a) in the first cylinder (63a) and the other end on the outlet side in the second cylinder (63b). In the left side of the second blade (66b). In other words, the communication passage (69) communicates the first low pressure chamber (72a) of the first fluid chamber (65a) and the second high pressure chamber (71b) of the second fluid chamber (65b), thereby connecting the first low pressure chamber. (72a) and the second high pressure chamber (71b) constitute one closed space.

この膨張機構（60）では、上記閉空間の容積がシャフト（40）の回転に伴って増大するので、冷媒が第１低圧室（72a）から第２高圧室（71b）へ膨張しながら流入するようになっている。つまり、上記第１低圧室（72a）の容積が減少していく過程と、第２高圧室（71b）の容積が増大していく過程とは同期するが、両シリンダ（63a,63b）の押しのけ容積の差の分だけ、第２高圧室（71b）の容積増大量が第１低圧室（72a）の容積減少量より大きいため、結果として両室（71b,72a）の総容積が増大する。 In the expansion mechanism (60), since the volume of the closed space increases as the shaft (40) rotates, the refrigerant flows in from the first low pressure chamber (72a) to the second high pressure chamber (71b) while expanding. It is like that. In other words, the process of decreasing the volume of the first low pressure chamber (72a) and the process of increasing the volume of the second high pressure chamber (71b) are synchronized, but the cylinders (63a, 63b) are displaced. Since the volume increase amount of the second high pressure chamber (71b) is larger than the volume decrease amount of the first low pressure chamber (72a), the total volume of both chambers (71b, 72a) increases as a result of the difference in volume.

上記膨張機構（60）は、流入ポート（34）と流出ポート（35）を備えている。上記流入ポート（34）は第１シリンダ（63a）の閉塞部材であるフロントヘッド（61）に、上記流出ポート（35）は第２シリンダ（63b）にそれぞれ形成されている。 The expansion mechanism (60) includes an inflow port (34) and an outflow port (35). The inflow port (34) is formed in the front head (61) as a closing member of the first cylinder (63a), and the outflow port (35) is formed in the second cylinder (63b).

上記流出ポート（35）は、第２シリンダ（63b）を半径方向に直線的に貫通し、始端が第２シリンダ（63b）内の第２低圧室（72b）に開口している。そして、上記流出ポート（35）は、配管によってケーシング（31）の外部へ延長され、冷媒が膨張機構（60）の第２流体室（65b）から吐出される吐出通路を構成している。 The outflow port (35) linearly penetrates the second cylinder (63b) in the radial direction, and the start end opens to the second low pressure chamber (72b) in the second cylinder (63b). And the said outflow port (35) is extended outside the casing (31) by piping, and comprises the discharge channel from which a refrigerant | coolant is discharged from the 2nd fluid chamber (65b) of an expansion mechanism (60).

上記流入ポート（34）は、図４および図５に示すように、第１通路としての横通路（3a）と第２通路としての縦通路（3b）とにより構成されている。なお、図４、および後述する図７、図９は、図１の膨張機構（60）におけるシャフト（40）の左側のみを、第２シリンダ（63b）等を省略して示したものである。 As shown in FIGS. 4 and 5, the inflow port (34) includes a horizontal passage (3 a) as a first passage and a vertical passage (3 b) as a second passage. 4 and FIGS. 7 and 9 to be described later show only the left side of the shaft (40) in the expansion mechanism (60) of FIG. 1 with the second cylinder (63b) and the like omitted.

上記横通路（3a）は、フロントヘッド（61）を径方向内方へ直線的に延びている。つまり、上記横通路（3a）は、入口側がフロントヘッド（61）の外周面に開口し、出口側が縦通路（3b）に繋がっている。また、この横通路（3a）は、横断面が円形または矩形状に形成され（図示省略）、入口側が配管によってケーシング（31）の外部へ延長されている。 The lateral passage (3a) linearly extends the front head (61) radially inward. That is, as for the said horizontal channel | path (3a), the entrance side opens to the outer peripheral surface of a front head (61), and the exit side is connected with the vertical channel | path (3b). Further, the lateral passage (3a) has a circular or rectangular cross section (not shown), and the inlet side is extended to the outside of the casing (31) by piping.

上記縦通路（3b）は、上下方向に且つ直線的に延び、横通路（3a）に対して直角に接続されている。すなわち、上記縦通路（3b）は、入口側が横通路（3a）に接続され、出口側がフロントヘッド（61）の上面に開口して第１シリンダ（63a）内の第１高圧室（71a）に連通している。そして、この縦通路（3b）は、横断面が円形に形成されている。 The vertical passage (3b) extends linearly in the vertical direction, and is connected to the transverse passage (3a) at a right angle. That is, the vertical passage (3b) has an inlet side connected to the horizontal passage (3a), and an outlet side opened to the upper surface of the front head (61) to the first high pressure chamber (71a) in the first cylinder (63a). Communicate. The vertical passage (3b) has a circular cross section.

上記縦通路（3b）は、本発明の特徴として、出口側の開口縁部（）がラッパ状に構成されている。つまり、上記開口縁部（3c）は、縦通路（3b）の横断面が開口端にいくに従って漸次拡がる曲面に形成されている。したがって、上記縦通路（3b）は、第１流体室（65a）への開口端付近において、流路面積が第１流体室（65a）側へ向かって徐々に大きくなっている。これにより、縦通路（3b）から第１流体室（65a）への冷媒の流路面積の急拡大が抑制される。なお、上記流入ポート（34）は、冷媒を第１流体室（65a）に導入する吸入通路を構成している。 The vertical passage (3b) has a trumpet shape at the opening edge () on the outlet side as a feature of the present invention. That is, the opening edge (3c) is formed in a curved surface that gradually expands as the cross section of the longitudinal passage (3b) goes to the opening end. Therefore, the flow passage area of the vertical passage (3b) gradually increases toward the first fluid chamber (65a) in the vicinity of the opening end to the first fluid chamber (65a). Thereby, the rapid expansion of the flow path area of the refrigerant from the vertical passage (3b) to the first fluid chamber (65a) is suppressed. The inflow port (34) constitutes a suction passage for introducing the refrigerant into the first fluid chamber (65a).

また、上記開口縁部（3c）を曲面に形成することにより、冷媒流れを安定させることができる。つまり、上記開口縁部（3c）を例えば外側に向かって漸次拡がる平面なテーパ状に形成した場合、そのテーパ面へと連続する流路壁にエッジが形成され、その下流で冷媒圧力の急激な低下が生じていわゆるキャビテーションが発生するおそれがある。このキャビテーションは、機器の振動や騒音を引き起こし、最悪の場合には機器の破損を招くおそれがある。したがって、上記縦通路（3b）は、開口縁部（3c）を曲面に形成することにより、冷媒圧力の急激変化を防止し、冷媒流れを安定させるように構成されている。 Moreover, a refrigerant | coolant flow can be stabilized by forming the said opening edge part (3c) in a curved surface. That is, when the opening edge (3c) is formed in a flat taper shape that gradually expands outward, for example, an edge is formed on the flow path wall that continues to the taper surface, and the refrigerant pressure suddenly decreases downstream. There is a risk that so-called cavitation may occur due to a decrease. This cavitation causes vibration and noise of the device, and in the worst case, the device may be damaged. Therefore, the vertical passage (3b) is configured to prevent the sudden change in the refrigerant pressure and stabilize the refrigerant flow by forming the opening edge (3c) in a curved surface.

さらに、本実施形態では、第１シリンダ（63a）の内周縁部において、縦通路（3b）の開口が重なる部分に切欠き（t）が形成されている。具体的に、この切欠き（t）は、第１シリンダ（63a）の下端面から上端面に向かって内側へ傾斜するテーパ状に形成されている。すなわち、上記切欠き（t）は、縦通路（3b）から第１流体室（65a）への流路面積を大きくし、冷媒の流動抵抗を低減するように構成されている。また、上記切欠き（t）は、テーパ状に形成することにより、そのテーパ面に沿って冷媒を滑らかに流して流動抵抗を一層低減するようにしている。 Furthermore, in the present embodiment, a notch (t) is formed in a portion where the opening of the vertical passage (3b) overlaps in the inner peripheral edge of the first cylinder (63a). Specifically, the notch (t) is formed in a tapered shape that inclines inward from the lower end surface of the first cylinder (63a) toward the upper end surface. That is, the notch (t) is configured to increase the flow area from the vertical passage (3b) to the first fluid chamber (65a) and reduce the flow resistance of the refrigerant. Further, the notch (t) is formed in a taper shape, so that the refrigerant flows smoothly along the taper surface to further reduce the flow resistance.

−運転動作−
次に、上記空調機（10）の運転動作について説明する。ここでは、空調機（10）の冷房運転時および暖房運転時の動作について説明した後、膨張機構（60）の動作について説明する。 -Driving action-
Next, the operation of the air conditioner (10) will be described. Here, after explaining the operation of the air conditioner (10) during the cooling operation and the heating operation, the operation of the expansion mechanism (60) will be explained.

〈冷房運転〉
この冷房運転時には、第１四路切換弁（21）および第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冷凍サイクルが行われる。 <Cooling operation>
During this cooling operation, the first four-way switching valve (21) and the second four-way switching valve (22) are switched to the state indicated by the broken line in FIG. When the electric motor (45) of the compression / expansion unit (30) is energized in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (20) to perform a vapor compression refrigeration cycle.

上記圧縮機構（50）で圧縮された高温高圧の冷媒は、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。この室外熱交換器（23）では、流入した冷媒が室外空気へ放熱して冷却される。 The high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compression mechanism (50) is discharged from the compression / expansion unit (30) through the discharge pipe (36). In this state, the refrigerant pressure is higher than the critical pressure. This discharged refrigerant is sent to the outdoor heat exchanger (23) through the first four-way switching valve (21). In the outdoor heat exchanger (23), the refrigerant flowing in is radiated to the outdoor air and cooled.

上記室外熱交換器（23）で冷却された高圧冷媒は、第２四路切換弁（22）を通り、流入ポート（34）から圧縮膨張ユニット（30）の膨張機構（60）へ流入する。この膨張機構（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て圧縮機構（50）に伝達される。これにより、電動機（45）の動力負荷が低減される。そして、膨張後の低温低圧の冷媒は、流出ポート（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）を通って室内熱交換器（24）へ送られる。 The high-pressure refrigerant cooled by the outdoor heat exchanger (23) passes through the second four-way switching valve (22) and flows into the expansion mechanism (60) of the compression / expansion unit (30) from the inflow port (34). In this expansion mechanism (60), the high-pressure refrigerant expands, and its internal energy is converted into rotational power of the shaft (40) and transmitted to the compression mechanism (50). Thereby, the power load of an electric motor (45) is reduced. Then, the low-temperature and low-pressure refrigerant after expansion flows out from the compression / expansion unit (30) through the outflow port (35), and is sent to the indoor heat exchanger (24) through the second four-way switching valve (22). It is done.

上記室内熱交換器（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。上記室内熱交換器（24）から出た低温低圧のガス冷媒は、第１四路切換弁（21）を通り、吸入ポート（32）から圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）へ吸入される。そして、この圧縮機構（50）は、吸入した冷媒を再び圧縮して吐出する。 In the indoor heat exchanger (24), the refrigerant that has flowed in absorbs heat from the room air and evaporates, thereby cooling the room air. The low-temperature and low-pressure gas refrigerant from the indoor heat exchanger (24) passes through the first four-way switching valve (21) and is sucked from the suction port (32) into the compression mechanism (50) of the compression / expansion unit (30). Is done. The compression mechanism (50) compresses and sucks the sucked refrigerant again.

〈暖房運転〉
この暖房運転時には、第１四路切換弁（21）および第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冷凍サイクルが行われる。 <Heating operation>
During the heating operation, the first four-way switching valve (21) and the second four-way switching valve (22) are switched to the state shown by the solid line in FIG. When the electric motor (45) of the compression / expansion unit (30) is energized in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (20) to perform a vapor compression refrigeration cycle.

上記圧縮機構（50）で圧縮された高温高圧の冷媒は、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）を通って室内熱交換器（24）へ送られる。この室内熱交換器（24）では、流入した冷媒が室内空気へ放熱して冷却され、室内空気が加熱される。 The high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compression mechanism (50) is discharged from the compression / expansion unit (30) through the discharge pipe (36). In this state, the refrigerant pressure is higher than the critical pressure. This discharged refrigerant is sent to the indoor heat exchanger (24) through the first four-way switching valve (21). In the indoor heat exchanger (24), the refrigerant that has flowed in dissipates heat to the indoor air and is cooled, thereby heating the indoor air.

上記室内熱交換器（24）で冷却された高圧冷媒は、第２四路切換弁（22）を通り、流入ポート（34）から圧縮膨張ユニット（30）の膨張機構（60）へ流入する。この膨張機構（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て圧縮機構（50）へ伝達される。これにより、電動機（45）の動力負荷が低減される。そして、膨張後の低温低圧の冷媒は、流出ポート（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）を通って室外熱交換器（23）へ送られる。 The high-pressure refrigerant cooled in the indoor heat exchanger (24) passes through the second four-way switching valve (22) and flows into the expansion mechanism (60) of the compression / expansion unit (30) from the inflow port (34). In the expansion mechanism (60), the high-pressure refrigerant expands, and the internal energy is converted into the rotational power of the shaft (40) and transmitted to the compression mechanism (50). Thereby, the power load of an electric motor (45) is reduced. The low-temperature and low-pressure refrigerant after expansion flows out of the compression / expansion unit (30) through the outflow port (35), and is sent to the outdoor heat exchanger (23) through the second four-way switching valve (22). It is done.

上記室外熱交換器（23）では、流入した冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。上記室外熱交換器（23）から出た低温低圧のガス冷媒は、第１四路切換弁（21）を通り、吸入ポート（32）から圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）へ吸入される。そして、この圧縮機構（50）は、吸入した冷媒を再び圧縮して吐出する。 In the outdoor heat exchanger (23), the refrigerant that has flowed in absorbs heat from the outdoor air and evaporates. The low-temperature and low-pressure gas refrigerant from the outdoor heat exchanger (23) passes through the first four-way switching valve (21) and is sucked from the suction port (32) into the compression mechanism (50) of the compression / expansion unit (30). Is done. The compression mechanism (50) compresses and sucks the sucked refrigerant again.

〈膨張機構の動作〉
上記膨張機構（60）の動作について図６を参照しながら説明する。この膨張機構（60）へ超臨界状態の高圧冷媒が流入すると、シャフト（40）が図６の各図における反時計方向へ回転する。なお、この図６は、シャフト（40）の回転角９０°毎に示したものである。 <Operation of expansion mechanism>
The operation of the expansion mechanism (60) will be described with reference to FIG. When the supercritical high-pressure refrigerant flows into the expansion mechanism (60), the shaft (40) rotates counterclockwise in each drawing of FIG. FIG. 6 shows the rotation angle of the shaft (40) every 90 °.

先ず、上記第１シリンダ（63a）の第１高圧室（71a）へ高圧冷媒が流入する過程について説明する。上記シャフト（40）の回転角が０°の状態からシャフト（40）が僅かに回転すると、第１ロータリピストン（67a）と第１シリンダ（63a）との接触位置が流入ポート（34）を通過し、流入ポート（34）から第１高圧室（71a）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°と大きくなるにつれて第１高圧室（71a）の容積が次第に増大し、高圧冷媒が流入し続ける。この第１高圧室（71a）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。 First, a process in which high-pressure refrigerant flows into the first high-pressure chamber (71a) of the first cylinder (63a) will be described. When the shaft (40) rotates slightly from the state where the rotation angle of the shaft (40) is 0 °, the contact position between the first rotary piston (67a) and the first cylinder (63a) passes through the inflow port (34). Then, the high-pressure refrigerant starts to flow from the inflow port (34) to the first high-pressure chamber (71a). Thereafter, as the rotation angle of the shaft (40) increases to 90 °, 180 °, and 270 °, the volume of the first high pressure chamber (71a) gradually increases, and the high pressure refrigerant continues to flow in. The inflow of the high-pressure refrigerant into the first high-pressure chamber (71a) continues until the rotation angle of the shaft (40) reaches 360 °.

その際、第１高圧室（71a）へ流入する高圧冷媒の流速は、シャフト（40）の回転角が０°から１８０°に至るまでは次第に増大してゆき、回転角が１８０°から３６０°に至るまでは次第に減少してゆく。そして、上記シャフト（40）の回転角が３６０°に達して高圧冷媒の流速変化割合がゼロになった時点で、第１高圧室（71a）への高圧冷媒の流入が終了する。 At that time, the flow rate of the high-pressure refrigerant flowing into the first high-pressure chamber (71a) gradually increases until the rotation angle of the shaft (40) reaches from 0 ° to 180 °, and the rotation angle increases from 180 ° to 360 °. It gradually decreases until it reaches. Then, when the rotation angle of the shaft (40) reaches 360 ° and the flow rate change rate of the high pressure refrigerant becomes zero, the flow of the high pressure refrigerant into the first high pressure chamber (71a) is completed.

次に、上記膨張機構（60）において冷媒が膨張する過程について説明する。上記シャフト（40）の回転角が０°の状態からシャフト（40）が僅かに回転すると、第１低圧室（72a）と第２高圧室（71b）とが連絡通路（69）を通じて連通状態となり、第１低圧室（72a）から第２高圧室（71b）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°と大きくなるにつれて、第１低圧室（72a）の容積が次第に減少すると同時に第２高圧室（71b）の容積が次第に増大する。その結果、第１低圧室（72a）と第２高圧室（71b）とを合わせた容積が次第に増大する。この両室（104a,103b）の総容積の増大は、シャフト（40）の回転角が３６０°に達する直前まで続く。そして、上記両室（104a,103b）の総容積が増大する過程でその両室（104a,103b）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。つまり、上記第１低圧室（72a）内の冷媒は、連絡通路（69）を通って第２高圧室（71b）へ膨張しながら流入する。 Next, the process in which the refrigerant expands in the expansion mechanism (60) will be described. When the shaft (40) is slightly rotated from the state where the rotation angle of the shaft (40) is 0 °, the first low pressure chamber (72a) and the second high pressure chamber (71b) are in communication with each other through the communication passage (69). Then, the refrigerant starts to flow from the first low pressure chamber (72a) to the second high pressure chamber (71b). Thereafter, as the rotation angle of the shaft (40) increases to 90 °, 180 °, and 270 °, the volume of the first low pressure chamber (72a) gradually decreases and the volume of the second high pressure chamber (71b) gradually increases. . As a result, the combined volume of the first low pressure chamber (72a) and the second high pressure chamber (71b) gradually increases. The increase in the total volume of both chambers (104a, 103b) continues until just before the rotation angle of the shaft (40) reaches 360 °. The refrigerant in the chambers (104a, 103b) expands in the process of increasing the total volume of the chambers (104a, 103b), and the shaft (40) is rotationally driven by the expansion of the refrigerant. That is, the refrigerant in the first low pressure chamber (72a) flows through the communication passage (69) while being expanded to the second high pressure chamber (71b).

続いて、上記第２シリンダ（63b）の第２低圧室（72b）から冷媒が吐出される過程について説明する。上記第２低圧室（72b）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、この第２低圧室（72b）から流出ポート（35）への冷媒の吐出が開始される。その後、シャフト（40）の回転角が３６０°に達するまでの間に亘って、第２低圧室（72b）から膨張後の低温低圧冷媒が吐出される。 Subsequently, a process of discharging the refrigerant from the second low pressure chamber (72b) of the second cylinder (63b) will be described. The second low pressure chamber (72b) starts to communicate with the outflow port (35) when the rotation angle of the shaft (40) is 0 °. That is, refrigerant discharge from the second low pressure chamber (72b) to the outflow port (35) is started. Thereafter, the expanded low-temperature low-pressure refrigerant is discharged from the second low-pressure chamber (72b) until the rotation angle of the shaft (40) reaches 360 °.

ここで、冷媒回路（20）から流入ポート（34）へ流れた高圧冷媒は、横通路（3a）を流れた後、縦通路（3b）へ流れる。この縦通路（3b）の高圧冷媒は、開口縁部（3c）から第１高圧室（71a）へ流れ込むが、流路面積が徐々に大きくなっているため、流路の急拡大が抑制される。したがって、第１高圧室（71a）への流入時の冷媒の圧力損失が低減される。 Here, the high-pressure refrigerant flowing from the refrigerant circuit (20) to the inflow port (34) flows through the horizontal passage (3a) and then flows into the vertical passage (3b). The high-pressure refrigerant in the vertical passage (3b) flows from the opening edge (3c) into the first high-pressure chamber (71a), but since the flow passage area gradually increases, rapid expansion of the flow passage is suppressed. . Therefore, the pressure loss of the refrigerant when flowing into the first high pressure chamber (71a) is reduced.

また、上記第１シリンダ（63a）の切欠き（t）によって縦通路（3b）から第１高圧室（71a）における冷媒の流路面積が大きくなり、第１シリンダ（63a）の内周縁部による冷媒の流動抵抗が低減される。さらに、冷媒は、上記切欠き（t）面に沿って滑らかに第１高圧室（71a）へ流れ込むので、流動抵抗が一層低減される。これにより、一層冷媒流入時の圧力損失が低減され、冷媒の膨張度が従来より増すので、回収される回転動力が増大する。その結果、電動機（45）の動力負荷を低減することができる。 In addition, the notch (t) of the first cylinder (63a) increases the flow area of the refrigerant in the first high pressure chamber (71a) from the vertical passage (3b), and is caused by the inner peripheral edge of the first cylinder (63a). The flow resistance of the refrigerant is reduced. Further, since the refrigerant smoothly flows into the first high pressure chamber (71a) along the notch (t) surface, the flow resistance is further reduced. Thereby, the pressure loss at the time of refrigerant | coolant inflow is reduced, and since the expansion degree of a refrigerant | coolant increases conventionally, the rotational power collect | recovered increases. As a result, the power load of the electric motor (45) can be reduced.

−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態によれば、膨張機構（60）の流入ポート（34）における第１シリンダ（63a）への開口縁部（3c）を横断面が開口端にいくに従って漸次拡がる曲面に形成するようにしたので、第１シリンダ（63a）へ流入する冷媒の流路面積が徐々に大きくなる。これにより、流入ポート（34）から第１シリンダ（63a）への冷媒流路の急拡大を抑制することができるので、冷媒の吸入圧力損失を低減することができる。この結果、冷媒の膨張によって得られる回転動力が増大するので、電動機（45）の動力負荷を低減することができる。 -Effect of the embodiment-
As described above, according to the present embodiment, the opening edge (3c) to the first cylinder (63a) in the inflow port (34) of the expansion mechanism (60) gradually expands as the cross section goes to the opening end. Since the curved surface is formed, the flow area of the refrigerant flowing into the first cylinder (63a) gradually increases. Thereby, since the rapid expansion of the refrigerant flow path from the inflow port (34) to the first cylinder (63a) can be suppressed, the suction pressure loss of the refrigerant can be reduced. As a result, the rotational power obtained by the expansion of the refrigerant increases, so that the power load of the electric motor (45) can be reduced.

特に、上記流入ポート（34）の開口縁部（3c）を曲面状に形成したので、例えば平面なテーパ状に形成した場合と比べて、キャビテーションによる冷媒圧力の変動を防止することができる。したがって、冷媒の吸入圧力損失を一層低減することができると共に、機器の振動や騒音を防止することができる。 In particular, since the opening edge (3c) of the inflow port (34) is formed in a curved surface shape, fluctuations in the refrigerant pressure due to cavitation can be prevented as compared with, for example, a flat tapered shape. Therefore, the suction pressure loss of the refrigerant can be further reduced, and the vibration and noise of the device can be prevented.

また、上記第１シリンダ（63a）の内周縁部において、流入ポート（34）の開口が重なる部分にテーパ状の切欠き（t）を設けるようにしたので、流入ポート（34）から第１シリンダ（63a）への冷媒の流路面積が大きくなり、冷媒の流動抵抗を低減することができる。これにより、冷媒の吸入圧力損失を一層抑制することができる。 Further, since the tapered notch (t) is provided in the inner peripheral edge of the first cylinder (63a) at the portion where the opening of the inflow port (34) overlaps, the first cylinder The refrigerant flow area to (63a) is increased, and the flow resistance of the refrigerant can be reduced. Thereby, the suction | inhalation pressure loss of a refrigerant | coolant can be suppressed further.

また、本実施形態では、冷媒に二酸化炭素を用いて臨界圧状態まで圧縮されるので、それだけ流入ポート（34）の冷媒圧力が高圧となるが、その際に生じる吸入圧力損失を確実に低減することができる。 In the present embodiment, since the refrigerant is compressed to a critical pressure state using carbon dioxide, the refrigerant pressure at the inflow port (34) is increased accordingly, but the suction pressure loss that occurs at that time is reliably reduced. be able to.

《発明の実施形態２》
次に、本発明の実施形態２を図７および図８を参照しながら説明する。 << Embodiment 2 of the Invention >>
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態は、上記実施形態１における流入ポート（34）の縦通路（3b）の横断面の形状を変更したものである。つまり、本実施形態は、実施形態１が縦通路（3b）の横断面を円形に形成したのに代えて、横断面を繭型に形成したものである。 In the present embodiment, the shape of the cross section of the longitudinal passage (3b) of the inflow port (34) in the first embodiment is changed. That is, in this embodiment, the cross section of the vertical passage (3b) is formed in a bowl shape instead of the circular cross section of the vertical passage (3b) in the first embodiment.

具体的に、上記縦通路（3b）は、横断面が横通路（3a）方向に長い繭型、いわゆる長穴形状に形成されている。この場合、横断面を円形に形成した場合に比べて、冷媒流れの急変化が緩和される。つまり、上記横通路（3a）から縦通路（3b）への流路幅が横通路（3a）方向に拡がるので、横通路（3a）から縦通路（3b）への冷媒の流向が直角ではなく滑らかな曲線となる。したがって、冷媒の流動抵抗が低減され、吸入圧力損失を抑制することができる。また、上記第１シリンダ（63a）の切欠き（t）は、必ずしも縦通路（3b）の開口が重なる部分全体に設ける必要はなく、第１シリンダ（63a）の内周縁部が横通路（3a）から縦通路（3b）における曲線的な冷媒流れの邪魔とならないように形成されている。その他の構成、作用および効果は、実施形態１と同様である。 Specifically, the vertical passage (3b) is formed in a so-called elongate shape having a long cross section in the direction of the horizontal passage (3a). In this case, compared with the case where the cross section is formed in a circular shape, the sudden change in the refrigerant flow is alleviated. That is, the flow path width from the horizontal passage (3a) to the vertical passage (3b) increases in the direction of the horizontal passage (3a), so the flow direction of the refrigerant from the horizontal passage (3a) to the vertical passage (3b) is not a right angle. Smooth curve. Therefore, the flow resistance of the refrigerant is reduced, and suction pressure loss can be suppressed. Further, the notch (t) of the first cylinder (63a) is not necessarily provided in the entire portion where the opening of the vertical passage (3b) overlaps, and the inner peripheral edge portion of the first cylinder (63a) is formed by the horizontal passage (3a ) To the vertical passage (3b) so as not to obstruct the curvilinear refrigerant flow. Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment.

なお、本発明は、上記縦通路（3b）の横断面を横通路（3a）方向に長い楕円状に形成するようにしてもよい。この場合も、縦通路（3b）の流路幅が横通路（3a）方向に拡がるので、上述した作用効果を同様に得られる。 In the present invention, the cross section of the vertical passage (3b) may be formed in an elliptical shape that is long in the direction of the horizontal passage (3a). Also in this case, the flow path width of the vertical passage (3b) expands in the direction of the horizontal passage (3a), and thus the above-described effects can be obtained in the same manner.

《発明の実施形態３》
次に、本発明の実施形態３を図９および図１０を参照しながら説明する。 << Embodiment 3 of the Invention >>
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態は、上記実施形態１における流入ポート（34）の縦通路（3b）の形状を変更したものである。すなわち、上記横通路（3a）と縦通路（3b）とは、互いの通路中心線（CL1,CL2）の接続内角（θ）が鈍角となるように形成されている。具体的に、上記縦通路（3b）における接続内角側の内側壁（3d）は、第１通路（3a）に直交する方向に対してシャフト（40）側へ傾斜して形成されている。一方、上記縦通路（3b）における接続外角側の外側壁（3e）は、第１通路（3a）に直交する方向に延びている。 In the present embodiment, the shape of the longitudinal passage (3b) of the inflow port (34) in the first embodiment is changed. That is, the horizontal passage (3a) and the vertical passage (3b) are formed such that the connection inner angle (θ) of the passage centerlines (CL1, CL2) is an obtuse angle. Specifically, the inner wall (3d) on the connection inner corner side in the vertical passage (3b) is formed to be inclined toward the shaft (40) with respect to the direction orthogonal to the first passage (3a). On the other hand, the outer wall (3e) on the connection outer angle side in the vertical passage (3b) extends in a direction orthogonal to the first passage (3a).

この場合、横通路（3a）から縦通路（3b）への冷媒の流向が直角ではなく滑らかな曲線状となる。したがって、上記横通路（3a）と縦通路（3b）とが直交する方向に繋がっている場合に比べて、横通路（3a）から縦通路（3b）における冷媒の流向の急変化を緩和することができる。この結果、冷媒の流動抵抗が低減され、吸入圧力損失を抑制することができる。また、上記第１シリンダ（63a）の切欠き（t）は、必ずしも縦通路（3b）の開口が重なる部分全体に設ける必要はなく、第１シリンダ（63a）の内周縁部が横通路（3a）から縦通路（3b）における曲線的な冷媒流れの邪魔とならないように形成されている。その他の構成、作用および効果は、実施形態１と同様である。 In this case, the flow direction of the refrigerant from the horizontal passage (3a) to the vertical passage (3b) is not a right angle but a smooth curve. Therefore, compared with the case where the transverse passage (3a) and the longitudinal passage (3b) are connected in a direction orthogonal to each other, the sudden change in the refrigerant flow direction from the transverse passage (3a) to the longitudinal passage (3b) can be reduced. Can do. As a result, the flow resistance of the refrigerant is reduced, and suction pressure loss can be suppressed. Further, the notch (t) of the first cylinder (63a) is not necessarily provided in the entire portion where the opening of the vertical passage (3b) overlaps, and the inner peripheral edge portion of the first cylinder (63a) is formed by the horizontal passage (3a ) To the vertical passage (3b) so as not to obstruct the curvilinear refrigerant flow. Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment.

なお、本実施形態では、縦通路（3b）における内側壁（3d）だけでなく、外側壁（3e）も同様に第１通路（3a）に直交する方向に対してシャフト（40）側へ傾斜して形成するようにしてもよい。すなわち、本発明は、横通路（3a）および縦通路（3b）の互いの通路中心線（CL1,CL2）の接続内角（θ）が鈍角となるように両通路（3a,3b）を形成して接続すればよい。 In this embodiment, not only the inner wall (3d) in the vertical passage (3b) but also the outer wall (3e) is similarly inclined toward the shaft (40) with respect to the direction orthogonal to the first passage (3a). You may make it form. That is, the present invention forms both the passages (3a, 3b) so that the connection inner angle (θ) of the passage centerlines (CL1, CL2) of the horizontal passage (3a) and the longitudinal passage (3b) is an obtuse angle. And connect.

《発明の実施形態４》
次に、本発明の実施形態４を図１１を参照しながら説明する。 << Embodiment 4 of the Invention >>
Next, Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態は、上記実施形態１が流入ポート（34）をフロントヘッド（61）に形成したのに代えて、リアヘッド（62）に形成するようにしたものである。また、本実施形態では、膨張機構（60）がシリンダ（63）およびロータリピストン（67）を１つずつ備えている。上記シリンダ（63）は、下端面がフロントヘッド（61）によって閉塞され、上端面がリアヘッド（62）によって閉塞され、その内部に流体室（65）が形成されている。 In this embodiment, the inflow port (34) is formed in the rear head (62) instead of the inflow port (34) in the first embodiment. In the present embodiment, the expansion mechanism (60) includes one cylinder (63) and one rotary piston (67). The cylinder (63) has a lower end surface closed by a front head (61), an upper end surface closed by a rear head (62), and a fluid chamber (65) formed therein.

上記流入ポート（34）は、縦通路（3b）により構成されている。この縦通路（3b）は、リアヘッド（62）を上端面から下端面に亘って上下方向に貫通している。上記縦通路（3b）の入口側は、配管によってケーシング（31）の外部へ延長され、出口側がシリンダ（63）の流体室（65）に開口している。そして、この縦通路（3b）における流体室（65）への開口縁部（3c）は、実施形態１と同様に、横断面が開口端にいくに従って漸次拡がる曲面に形成されている。また、上記シリンダ（63）の内周縁部には、実施形態１と同様に、上記縦通路（3b）の開口に対応する切欠き（t）が形成されている。この場合も、流入ポート（34）から流体室（65）への冷媒流路の急拡大を抑制することができるので、吸入圧力損失を抑制することができる。なお、本実施形態の場合、流入ポート（34）が直線的な縦通路（3b）のみで構成されていることから、冷媒流れの急変化が生じないので、吸入圧力損失が一層抑制される。 The inflow port (34) is constituted by a vertical passage (3b). The vertical passage (3b) passes through the rear head (62) in the vertical direction from the upper end surface to the lower end surface. The inlet side of the vertical passage (3b) is extended to the outside of the casing (31) by piping, and the outlet side opens to the fluid chamber (65) of the cylinder (63). And the opening edge part (3c) to the fluid chamber (65) in this vertical channel | path (3b) is formed in the curved surface which expands gradually as a cross section goes to an opening end similarly to Embodiment 1. FIG. Further, similarly to the first embodiment, a notch (t) corresponding to the opening of the vertical passage (3b) is formed in the inner peripheral edge of the cylinder (63). Also in this case, since the rapid expansion of the refrigerant flow path from the inflow port (34) to the fluid chamber (65) can be suppressed, the suction pressure loss can be suppressed. In the case of this embodiment, since the inflow port (34) is configured only by the straight vertical passage (3b), a sudden change in the refrigerant flow does not occur, so that the suction pressure loss is further suppressed.

《発明の実施形態５》
次に、本発明の実施形態５を図１２を参照しながら説明する。 << Embodiment 5 of the Invention >>
Next, Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態は、上記実施形態１が膨張機構（60）をロータリ式膨張機により構成したのに代えて、スクロール式膨張機により構成するようにしたものである。すなわち、本実施形態の膨張機構（60）は、ケーシング（31）に固定された固定フレーム（77）と、該固定フレーム（77）に固定された固定スクロール（71）と、固定フレーム（77）にオルダムリング（76）を介して保持された可動スクロール（73）とを備えている。この膨張機構（60）は、固定スクロール（71）に立設された固定側ラップ（72）と可動スクロール（73）に立設された可動側ラップ（74）とが互いに噛み合うことにより複数の流体室（75）が形成されている。この膨張機構（60）では、流体室（75）にて冷媒が膨張することにより発生した動力によって可動スクロール（73）が自転せずに公転する。そして、この可動スクロール（73）の公転により、回転動力が可動スクロール（73）に連結されたシャフト（40）へ伝達される。 In the present embodiment, the expansion mechanism (60) is configured by a scroll type expander instead of the expansion mechanism (60) in the first embodiment. That is, the expansion mechanism (60) of the present embodiment includes a fixed frame (77) fixed to the casing (31), a fixed scroll (71) fixed to the fixed frame (77), and a fixed frame (77). And a movable scroll (73) held via an Oldham ring (76). The expansion mechanism (60) includes a plurality of fluids in which a fixed side wrap (72) standing on the fixed scroll (71) and a movable side wrap (74) standing on the movable scroll (73) mesh with each other. A chamber (75) is formed. In the expansion mechanism (60), the movable scroll (73) revolves without rotating due to the power generated by the expansion of the refrigerant in the fluid chamber (75). Then, by the revolution of the movable scroll (73), the rotational power is transmitted to the shaft (40) connected to the movable scroll (73).

上記固定スクロール（71）には、流入ポート（34）および流出ポート（35）が設けられている。上記流出ポート（35）は、横断面が円形に形成され、固定スクロール（71）の厚さ方向に貫通している。この流出ポート（35）の始端は、固定側ラップ（72）の巻き終わり側端部の近傍に開口して１つの流体室（75）に連通し、終端が配管によってケーシング（31）の外部へ延長されている。一方、上記流入ポート（34）は、横断面が円形に形成され、固定スクロール（71）の厚さ方向に貫通している。この流入ポート（34）の始端は、配管によってケーシング（31）の外部へ延長され、終端が固定側ラップ（72）の巻き始め側端部の近傍に開口して１つの流体室（75）に連通している。そして、上記流入ポート（34）における流体室（75）側の開口縁部（3c）は、上記実施形態１と同様に、横断面が開口端にいくに従って漸次拡がる曲面に形成されている。なお、上記流入ポート（34）および流出ポート（35）は、それぞれ冷媒の吸入通路および吐出通路を構成している。 The fixed scroll (71) is provided with an inflow port (34) and an outflow port (35). The outflow port (35) is circular in cross section and penetrates in the thickness direction of the fixed scroll (71). The starting end of the outflow port (35) opens in the vicinity of the winding end side end of the fixed side wrap (72) and communicates with one fluid chamber (75), and the terminal end is connected to the outside of the casing (31) by piping. It has been extended. On the other hand, the inflow port (34) has a circular cross section and penetrates in the thickness direction of the fixed scroll (71). The starting end of the inflow port (34) is extended to the outside of the casing (31) by piping, and the terminal end opens in the vicinity of the winding start side end of the fixed side wrap (72) to form one fluid chamber (75). Communicate. And the opening edge part (3c) by the side of the fluid chamber (75) in the said inflow port (34) is formed in the curved surface which expands gradually as a cross section goes to an opening end similarly to the said Embodiment 1. FIG. The inflow port (34) and the outflow port (35) constitute a refrigerant suction passage and a discharge passage, respectively.

上記の場合においても、流入ポート（34）から流体室（75）への冷媒流路の急拡大が抑制され、冷媒の吸入圧力損失を低減することができる。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。 Even in the above case, the sudden expansion of the refrigerant flow path from the inflow port (34) to the fluid chamber (75) is suppressed, and the suction pressure loss of the refrigerant can be reduced. Other configurations, operations, and effects are the same as those of the first embodiment.

《その他の実施形態》
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。 << Other Embodiments >>
The present invention may be configured as follows for each of the above embodiments.

例えば、上記実施形態１等では、膨張機構（60）をいわゆる揺動ピストン型のロータリ式膨張機に構成したが、本発明は、膨張機構（60）をブレードがロータリピストンに常時付勢されて摺接するいわゆる回転ピストン型のものに構成するようにしてもよい。 For example, in Embodiment 1 and the like, the expansion mechanism (60) is configured as a so-called oscillating piston type rotary expander. However, in the present invention, the blade of the expansion mechanism (60) is constantly urged by the rotary piston. You may make it comprise what is called a rotary piston type of sliding contact.

また、上記実施形態１等では、膨張機構（60）が２つのシリンダ（63a,63b）を備えるようにしたが、これに限らず、シリンダ（63a,63b）を１つまたは３つ以上備えるようにしてもよい。 In the first embodiment and the like, the expansion mechanism (60) includes the two cylinders (63a, 63b). However, the present invention is not limited thereto, and includes one or three or more cylinders (63a, 63b). It may be.

また、本発明は、圧縮機構（50）が、いわゆる回転ピストン型のロータリ式圧縮機であってもよいし、スクロール式圧縮機であってもよい。つまり、上記圧縮機構（50）は、回転式の圧縮機であればよい。 In the present invention, the compression mechanism (50) may be a so-called rotary piston type rotary compressor or a scroll type compressor. That is, the compression mechanism (50) may be a rotary compressor.

また、上記実施形態１等では、膨張機構（60）の流入ポート（34）をフロントヘッド（61）に形成するようにしたが、これに代えて、リアヘッド（62）に形成するようにしてもよい。 In the first embodiment and the like, the inflow port (34) of the expansion mechanism (60) is formed in the front head (61). Instead, it is formed in the rear head (62). Good.

また、上記実施形態では、電動機（45）を膨張機構（60）と圧縮機構（50）との間に配置したが、圧縮機構（50）の下方に配置するようにしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the electric motor (45) was arrange | positioned between the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50), you may make it arrange | position below the compression mechanism (50).

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容積型の膨張機として有用である。 As described above, the present invention is useful as a positive displacement expander that generates power by expanding a high-pressure fluid.

空調機を示す配管系統図である。It is a piping system diagram showing an air conditioner. 圧縮膨張ユニットを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows a compression / expansion unit. 膨張機構の要部を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing the main part of the expansion mechanism. 実施形態１に係る膨張機構の要部を概略的に示す縦断面図である。3 is a longitudinal sectional view schematically showing a main part of the expansion mechanism according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る膨張機構の要部を概略的に示す横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the expansion mechanism according to the first embodiment. 膨張機構の動作を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing the operation of the expansion mechanism. 実施形態２に係る膨張機構の要部を概略的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the expansion mechanism which concerns on Embodiment 2 roughly. 実施形態２に係る膨張機構の要部を概略的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view schematically showing the main part of the expansion mechanism according to the second embodiment. 実施形態３に係る膨張機構の要部を概略的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows schematically the principal part of the expansion mechanism which concerns on Embodiment 3. 実施形態３に係る膨張機構の要部を概略的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view schematically showing the main part of the expansion mechanism according to the third embodiment. 実施形態４に係る膨張機構の要部を概略的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the expansion mechanism which concerns on Embodiment 4 roughly. 実施形態５に係る膨張機構を示す縦断面図である。10 is a longitudinal sectional view showing an expansion mechanism according to Embodiment 5. FIG.

Explanation of symbols

20 冷媒回路
34 流入ポート（吸入通路）
60 ロータリ式膨張機（膨張機構）
61 フロントヘッド（閉塞部材）
63a シリンダ
65a(75) 流体室
67a ロータリピストン
71,73 固定スクロール、可動スクロール
72,74 ラップ
3a 横通路（第１通路）
3b 縦通路（第２通路）
3c 開口縁部
t 切欠き 20 Refrigerant circuit
34 Inflow port (suction passage)
60 Rotary expander (expansion mechanism)
61 Front head (blocking member)
63a cylinder
65a (75) Fluid chamber
67a Rotary piston
71,73 Fixed scroll, movable scroll
72,74 wraps
3a Horizontal passage (first passage)
3b Longitudinal passage (second passage)
3c Open edge
t Notch

Claims

A refrigerant circuit (20) having an expansion mechanism (60) having a refrigerant suction passage (34) and a fluid chamber (65a) for expanding the refrigerant flowing in from the suction passage (34) and performing a vapor compression refrigeration cycle An expander used for
The expander characterized in that the opening edge (3c) that opens to the fluid chamber (65a) of the suction passage (34) is formed in a curved surface that gradually expands as the cross section goes to the opening end.

A refrigerant circuit (20) having an expansion mechanism (60) having a refrigerant suction passage (34) and a fluid chamber (65a) for expanding the refrigerant flowing in from the suction passage (34) and performing a vapor compression refrigeration cycle An expander used for
The suction passage (34) is connected to the first passage (3a) and the first passage (3a) in a direction orthogonal to the first passage (3a), and the second end opens to the fluid chamber (65a). With a passage (3b),
The expander characterized in that the second passage (3b) is formed in an elliptical shape or a bowl shape whose cross section is long in the direction of the first passage (3a).

A refrigerant circuit (20) having an expansion mechanism (60) having a refrigerant suction passage (34) and a fluid chamber (65a) for expanding the refrigerant flowing in from the suction passage (34) and performing a vapor compression refrigeration cycle An expander used for
The suction passage (34) includes a first passage (3a) and a second passage (3b) connected to the first passage (3a) and having a terminal end opened to the fluid chamber (65a).
The first passage (3a) and the second passage (3b) are connected to each other so that the connection inner angle of the passage center line is an obtuse angle.

In any one of Claims 1-3,
The expansion mechanism (60) is constituted by a rotary expander in which a fluid chamber (65a) is formed between a cylinder (63a) and a rotary piston (67a).

In any one of Claims 1-3,
The expansion mechanism (60) includes a scroll expander in which a wrap (72) of the fixed scroll (71) and a wrap (74) of the movable scroll (73) mesh with each other to form a fluid chamber (75). An expander characterized by that.

In claim 4,
The suction passage (34) is formed in a closing member (61, 62) that closes both ends of the cylinder (63a),
The expander characterized in that the inner peripheral edge of the cylinder (63a) is formed with a tapered notch (t) at a portion where the opening of the suction passage (34) overlaps

In claim 4 or 5,
The expander characterized in that the refrigerant is carbon dioxide.