JP2008163831A - 流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】流体を圧縮する圧縮機構が膨張機構と共に１つのケーシング内に収容された流体機械において、膨張機構へ供給された潤滑油から膨張機構を流れる流体への入熱量を削減する。
【解決手段】流体機械としての圧縮・膨張ユニット（30）では、１つのケーシング（31）に圧縮機構（50）と膨張機構（60）の両方が収納される。膨張機構（60）は、ロータリ型流体機械を構成している。膨張機構（60）では、フロントヘッド（61）、リアヘッド（62）、第１ピストン（75）、及び第２ピストン（85）のそれぞれとシャフト（40）との間に転がり軸受の一種である玉軸受（101〜104）が設けられる。玉軸受（101〜104）には、ケーシング（31）に貯留された冷凍機油がシャフト（40）の給油通路（90）を通じて供給される。給油通路（90）から玉軸受（101〜104）へ供給される冷凍機油の量は、軸受が滑り軸受の場合に比べて少なくなる。
【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構と流体を圧縮する圧縮機構とが１つのケーシング内に収容された流体機械に関する。

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。膨張機構で発生した動力は、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６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、膨張機構と圧縮機構は、共にロータリ式流体機械によって構成されている。

この特許文献１に開示された流体機械は、冷凍サイクルを行う空調機に設けられている。圧縮機構へは蒸発器から５℃程度の低圧冷媒が吸入される。圧縮機構からは、圧縮されて９０℃程度となった高圧冷媒が吐出される。圧縮機構から吐出された高圧冷媒は、ケーシングの内部空間を通過し、吐出管を通ってケーシングの外部へ吐出されてゆく。一方、膨張機構へは放熱器からの３０℃程度の高圧冷媒が導入される。膨張機構からは、膨張して０℃程度となった低圧冷媒が蒸発器へ向けて送り出される。

このような縦型の流体機械では、ケーシングの底に溜まった潤滑油を圧縮機構や膨張機構へ供給する構造を採る場合が多い。このような構造を採る場合には、回転軸に給油通路が形成される。ケーシングの底に溜まった潤滑油は、遠心ポンプ作用などによって回転軸の下端から給油通路へ吸い込まれる。そして、給油通路を流れる潤滑油は、圧縮機構や膨張機構へ供給されて部材同士の潤滑に利用される。

上述のように、圧縮機構で圧縮されたれた流体は、比較的高温となることが多い。このため、圧縮機構の吐出流体がケーシング内を流れる構造の流体機械では、ケーシングの底に溜まった潤滑油も比較的高温となる。従って、この構造の流体機械では、比較的高温の潤滑油が給油通路を通じて圧縮機構や膨張機構へ供給されることになる。
特開２００３−１７２２４４号公報

上記特許文献１に記載の膨張機構では、その構成部材と回転軸との摺動部分に設けられた軸受が滑り軸受となっている。滑り軸受は、油膜によって荷重を支持する軸受である。このため、滑り軸受に対しては、ある程度の量の潤滑油を継続的に供給する必要がある。つまり、圧縮機構の吐出流体がケーシング内を流れる構造の流体機械では、ケーシング内に貯留された比較的高温の潤滑油を膨張機構の滑り軸受に対してある程度の流量で継続的に供給しなければならない。

このため、滑り軸受に供給された潤滑油から膨張機構内の流体へと移動する熱量が増大するという問題が生じる。特に冷凍サイクルを行う空調機等に上記流体機械を用いる場合は、膨張機構から蒸発器へ送られる冷媒のエンタルピが増大して冷凍能力の低下を招くため、この問題に起因する悪影響が大きかった。

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、流体を圧縮する圧縮機構が膨張機構と共に１つのケーシング内に収容された流体機械において、膨張機構へ供給された潤滑油から膨張機構を流れる流体への入熱量を削減することにある。

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、膨張機構（60）で発生した動力を圧縮機構（50）に伝達する回転軸（40）とが容器状のケーシング（31）に収納され、上記圧縮機構（50）が圧縮した流体をケーシング（31）の内部空間へ吐出する流体機械を対象としている。そして、上記ケーシング（31）内に貯留された潤滑油を上記膨張機構（60）の構成部材と上記回転軸（40）との間に設けられる軸受に供給する給油手段（90）を備える一方、上記膨張機構（60）では、上記給油手段（90）により潤滑油を供給される軸受の一部又は全部が転がり軸受（101〜104,106,107）となっているものである。

第１の発明において、圧縮機構（50）で圧縮された比較的高温で高圧の流体は、ケーシング（31）内の空間へ吐出され、その後にケーシング（31）の外部へ流出してゆく。このため、ケーシング（31）内に貯留された潤滑油も、比較的高温で高圧となっている。膨張機構（60）では、その構成部材と回転軸（40）との間に設けられた軸受に対し、この比較的高温で高圧の潤滑油が給油手段（90）によって供給される。また、膨張機構（60）では、その軸受の一部又は全部が転がり軸受（101〜104,106,107）となっている。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記膨張機構（60）は、上記ケーシング（31）に固定されると共に上記回転軸（40）を支持する固定側部材（61,62,170）と、上記回転軸（40）と係合して変位する可動側部材（75,85,160）とを構成部材として備え、上記可動側部材（75,85,160）の変位に伴って容積が変化する膨張室（66）において流体が膨張する容積型流体機械を構成しているものである。

第２の発明では、固定側部材（61,62,170）と可動側部材（75,85,160）とが構成部材として膨張機構（60）に設けられる。膨張室（66）内で流体が膨張すると可動側部材（75,85,160）が変位し、可動側部材（75,85,160）によって回転軸（40）が駆動される。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記膨張機構（60）では、少なくとも上記固定側部材（61,62,170）と上記回転軸（40）との間に設けられる軸受が転がり軸受（101,104,106）になっており、上記膨張機構（60）は、上記固定側部材（61,62,170）と上記回転軸（40）の隙間をシールするシール部材（111,112,116）を備えるものである。

第３の発明では、膨張機構（60）にシール部材（111,112,116）が設けられる。このシール部材（111,112,116）は、膨張機構（60）の固定側部材（61,62,170）と回転軸（40）との間に形成された隙間をシールする。

ここで、ケーシング（31）内における膨張機構（60）の周囲には、圧縮機構（50）から吐出された比較的高温で高圧の流体が存在する。そのため、膨張機構（60）の固定側部材（61,62,170）と回転軸（40）との間に隙間があると、その隙間を通ってケーシング（31）内の高温高圧の流体が膨張機構（60）の内部へ侵入し、その流体から膨張機構（60）を通過する流体へ熱が侵入するおそれもある。一方、転がり軸受は“玉”や“ころ”等の転動体により荷重を支持する軸受であり、転動体同士の間には必ず隙間が形成される。このため、固定側部材（61,62,170）と回転軸（40）との間の軸受として転がり軸受を用いる場合には、転がり軸受自体に形成された隙間を通ってケーシング（31）内の高温高圧の流体が膨張機構（60）の内部へ侵入するおそれがある。

そこで、この第３の発明では、膨張機構（60）にシール部材（111,112,116）を設け、このシール部材（111,112,116）で固定側部材（61,62,170）と回転軸（40）の隙間をシールすることで、固定側部材（61,62,170）と回転軸（40）の間に設けられた転がり軸受（101,104,106）を通ってケーシング（31）内の高温高圧流体が膨張機構（60）の内部へ侵入するのを阻止している。

第４の発明は、上記第２又は第３の発明において、上記膨張機構（60）は、円筒状に形成されて上記回転軸（40）が貫通するピストン（75,85）と、上記ピストン（75,85）が収容されて該ピストン（75,85）と共に上記膨張室（66）を形成するシリンダ（71,81）と、上記シリンダ（71,81）の端部を閉塞する閉塞部材（61,62）とを備え、上記ピストン（75,85）が上記シリンダ（71,81）内で偏心回転することによって上記膨張室（66）の容積が変化するロータリ型流体機械を構成しており、上記膨張機構（60）では、上記ピストン（75,85）が上記可動側部材を、上記閉塞部材（61,62）が上記固定側部材をそれぞれ構成しているものである。

第４の発明において、膨張機構（60）は、ピストン（75,85）を可動側部材として備え、閉塞部材（61,62）を固定側部材として備えるロータリ型流体機械となっている。膨張機構（60）では、端部が閉塞部材（61,62）で閉塞されたシリンダ（71,81）の内側にピストン（75,85）が配置され、シリンダ（71,81）とピストン（75,85）の間に膨張室（66）が形成される。膨張機構（60）において、膨張室（66）内で流体が膨張すると、ピストン（75,85）が偏心回転して回転軸（40）を駆動する。膨張機構（60）では、ピストン（75,85）や閉塞部材（61,62）と回転軸（40）との間に設けられる軸受の一部又は全部が転がり軸受（101〜104）となっている。

第５の発明は、上記第２又は第３の発明において、上記膨張機構（60）は、上記回転軸（40）に係合する可動スクロール（160）と、上記可動スクロール（160）と共に上記膨張室（66）を形成する固定スクロール（150）と、上記可動スクロール（160）を指示するハウジング部材（170）とを備え、上記可動スクロール（160）が偏心回転することによって上記膨張室（66）の容積が変化するスクロール型流体機械を構成しており、上記膨張機構（60）では、上記可動スクロール（160）が上記可動側部材を、上記ハウジング部材（170）が上記固定側部材をそれぞれ構成しているものである。

第５の発明では、膨張機構（60）は、可動スクロール（160）を可動側部材として備え、ハウジング部材（170）を固定側部材として備えるスクロール型流体機械となっている。膨張機構（60）では、可動スクロール（160）が固定スクロール（150）と噛み合わされ、可動スクロール（160）と固定スクロール（150）の間に膨張室（66）が形成される。膨張機構（60）において、膨張室（66）内で流体が膨張すると、可動スクロール（160）が偏心回転して回転軸（40）を駆動する。膨張機構（60）では、可動スクロール（160）やハウジング部材（170）と回転軸（40）との間に設けられる軸受の一部又は全部が転がり軸受（106,107）となっている。

本発明では、膨張機構（60）に設けられた軸受の一部又は全部を転がり軸受（101〜104,106,107）としている。転がり軸受は、球状の“玉”や筒状の“ころ”などの転動体により荷重を支持する構造の軸受であるため、潤滑油の供給量が滑り軸受に比べて少なくても確実に荷重を支持することができる。このため、膨張機構（60）の軸受の一部又は全部に転がり軸受（101〜104,106,107）を採用すれば、その分だけ膨張機構（60）に対する潤滑油の供給量を削減することができる。従って、本発明によれば、膨張機構（60）へ供給された潤滑油から膨張機構（60）を流れる流体へと侵入する熱量を削減できる。

特に、上記第３の発明では、膨張機構（60）にシール部材（111,112,116）を設けることで、転がり軸受（101,104,106）自体に形成された隙間を通ってケーシング（31）内の高温高圧流体が膨張機構（60）の内部へ侵入するのを阻止している。このため、ケーシング（31）内の高温高圧流体から膨張室（66）内の流体へ侵入する熱量を削減したり、ケーシング（31）内の高温高圧流体のうち膨張室（66）内へ侵入するものの量を削減することができ、膨張機構（60）の効率低下を抑制できる。

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）を備えた空調機（10）である。

〈空調機の全体構成〉
図１に示すように、本実施形態の空調機（10）は、冷媒回路（20）を備えている。この冷媒回路（20）には、圧縮・膨張ユニット（30）と、室外熱交換器（23）と、室内熱交換器（24）と、第１四路切換弁（21）と、第２四路切換弁（22）とが接続されている。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。

上記圧縮・膨張ユニット（30）は、縦長円筒形の密閉容器状に形成されたケーシング（31）を備えている。このケーシング（31）内には、圧縮機構（50）と、膨張機構（60）と、電動機（45）とが収納されている。ケーシング（31）内では、圧縮機構（50）と電動機（45）と膨張機構（60）とが下から上へ向かって順に配置されている。圧縮・膨張ユニット（30）の詳細については後述する。

上記冷媒回路（20）において、圧縮機構（50）は、その吐出側が第１四路切換弁（21）の第１のポートに、その吸入側が第１四路切換弁（21）の第４のポートにそれぞれ接続されている。一方、膨張機構（60）は、その流出側が第２四路切換弁（22）の第１のポートに、その流入側が第２四路切換弁（22）の第４のポートにそれぞれ接続されている。

また、上記冷媒回路（20）において、室外熱交換器（23）は、その一端が第２四路切換弁（22）の第２のポートに、その他端が第１四路切換弁（21）の第３のポートにそれぞれ接続されている。一方、室内熱交換器（24）は、その一端が第１四路切換弁（21）の第２のポートに、その他端が第２四路切換弁（22）の第３のポートにそれぞれ接続されている。

上記第１四路切換弁（21）と第２四路切換弁（22）は、それぞれ、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）とに切り換わるように構成されている。

〈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。また、ケーシング（31）の底部には、冷凍機油（潤滑油）が貯留されている。

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。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）とが配置される。尚、第１空間（38）と第２空間（39）とは気密に仕切られている訳ではなく、第１空間（38）の内圧と第２空間（39）の内圧は概ね等しくなっている。

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、焼嵌め等によって上記ケーシング（31）に固定されている。ステータ（46）の外周部には、その一部を切り欠いたコアカット部（48）が形成されている。このコアカット部（48）とケーシング（31）の内周面との間には、隙間が形成される。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２つの下側偏心部（58,59）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。

２つの下側偏心部（58,59）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。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。

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２大径偏心部（42）の外径は、第１大径偏心部（41）の外径よりも大きくなっている。また、主軸部（44）の軸心に対する偏心量は、第２大径偏心部（42）の方が第１大径偏心部（41）よりも大きくなっている。

上記シャフト（40）には、給油手段としての給油通路（90）が形成されている。給油通路（90）は、シャフト（40）の軸方向に沿って延びる主通路（95）と、この主通路（95）からシャフト（40）の半径方向へ延びる複数の分岐通路（91,92,…）とを備えている。主通路（95）は、その始端がシャフト（40）の下端に、その終端がシャフト（40）の上端面にそれぞれ開口している。また、主通路（95）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を吸い込み、吸い込んだ冷凍機油を圧縮機構（50）と膨張機構（60）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（51,52）とピストン（57）を２つずつ備えている。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、第１シリンダ（51）と、中間プレート（56）と、第２シリンダ（52）と、フロントヘッド（54）とが積層された状態となっている。

第１及び第２シリンダ（51,52）の内部には、円筒状のピストン（57）が１つずつ配置されている。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（51,52）に支持されている。第１シリンダ（51）内のピストン（57）は、シャフト（40）の第１下側偏心部（58）と係合する。一方、第２シリンダ（52）内のピストン（57）は、シャフト（40）の第２下側偏心部（59）と係合する。各ピストン（57,57）は、その内周面が下側偏心部（58,59）の外周面と摺接し、その外周面がシリンダ（51,52）の内周面と摺接する。そして、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。

第１及び第２シリンダ（51,52）には、それぞれ吸入ポート（32）が１つずつ形成されている。各吸入ポート（32）は、シリンダ（51,52）を半径方向に貫通し、その終端がシリンダ（51,52）の内周面に開口している。また、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。

フロントヘッド（54）及びリアヘッド（55）には、それぞれ吐出ポートが１つずつ形成されている。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）を第２空間（39）と連通させる。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）を第２空間（39）と連通させる。また、各吐出ポートは、その終端にリード弁からなる吐出弁が設けられており、この吐出弁によって開閉される。尚、図２において、吐出ポート及び吐出弁の図示は省略する。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（58,59）とピストン（57,57）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。各ピストン（75,85）は、それぞれが可動側部材を構成している。また、膨張機構（60）には、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。フロントヘッド（61）及びリアヘッド（62）は、それぞれが固定側部材である閉塞部材を構成している。更に、膨張機構（60）には、転がり軸受の一種である玉軸受（101〜104）が４つ設けられている。

上記膨張機構（60）では、下から上へ向かって順に、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２シリンダ（81）の内径は、第１シリンダ（71）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）のそれぞれを貫通している。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２シリンダ（81）内に位置している。

フロントヘッド（61）には、その前面（図２，３における上面）側から第１玉軸受（101）が嵌め込まれている。第１玉軸受（101）には、シャフト（40）のうち第１大径偏心部（41）のすぐ下に位置する部分が挿通されている。シャフト（40）は、第１玉軸受（101）を介してフロントヘッド（61）に回転自在に支持される。

また、フロントヘッド（61）には、その背面（図２，３における下面）側から第１シール部材（111）が嵌め込まれている。第１シール部材（111）は、リング状あるいは筒状に形成されている。この第１シール部材（111）には、シャフト（40）が挿通されている。第１シール部材（111）は、フロントヘッド（61）とシャフト（40）の隙間をシールしている。つまり、この第１シール部材（111）は、フロントヘッド（61）とシャフト（40）の隙間のうち第１玉軸受（101）よりも外側（図２，３における下側）に位置する部分をシールしている。

リアヘッド（62）には、その前面（図２，３における下面）側から第２玉軸受（102）が嵌め込まれている。第４玉軸受（104）には、シャフト（40）のうち第２大径偏心部（42）のすぐ上の部分が挿通されている。シャフト（40）は、第４玉軸受（104）を介してリアヘッド（62）に回転自在に支持される。

また、リアヘッド（62）には、その背面（図２，３における上面）側から第２シール部材（112）が嵌め込まれている。第２シール部材（112）は、リング状あるいは筒状に形成されている。この第２シール部材（112）には、シャフト（40）が挿通されている。第２シール部材（112）は、リアヘッド（62）とシャフト（40）の隙間をシールしている。つまり、この第２シール部材（112）は、リアヘッド（62）とシャフト（40）の隙間のうち第４玉軸受（104）よりも外側（図２，３における上側）に位置する部分をシールしている。

第１シール部材（111）及び第２シール部材（112）としては、Ｖパッキン、Ｕパッキン、オイルシール等のリップを有するリップシールが適している。リップシールにより構成された第１シール部材（111）や第２シール部材（112）は、その内周側に形成されたリップの先端がシャフト（40）の外周面と摺接し、あるいはリップの先端がシャフト（40）の外周面に対して微小な間隔をおいて位置することにより、フロントヘッド（61）やリアヘッド（62）とシャフト（40）の隙間をシールしている。

図４及び図５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。第１ピストン（75）の外径と第２ピストン（85）の外径とは、互いに等しくなっている。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。

第１ピストン（75）と第１大径偏心部（41）の間には第２玉軸受（102）が、第２ピストン（85）と第２大径偏心部（42）の間には第３玉軸受（103）がそれぞれ設けられている（図２，３を参照）。つまり、第２玉軸受（102）には第１大径偏心部（41）が挿通されており、第２玉軸受（102）の外周面が第１ピストン（75）の内周面と密着している。また、第３玉軸受（103）には第２大径偏心部（42）が挿通されており、第２玉軸受（102）の外周面が第２ピストン（85）の内周面と密着している。なお、図４及び図５では、ピストン（75,85）の内周面が大径偏心部（41,42）の外周面と摺接するように図示されているが、実際には、図２及び図３に示すようにピストン（75,85）の内周面と大径偏心部（41,42）の外周面との間に玉軸受（102,103）が設けられている。

シャフト（40）のうち膨張機構（60）を貫通する部分には、給油通路（90）の分岐通路（91〜94）が４つ形成されている（図３を参照）。各分岐通路（91〜94）は、シャフト（40）の半径方向へ延びてシャフト（40）の外周面に開口している。具体的に、シャフト（40）の外周面では、第１分岐通路（91）が第１玉軸受（101）のすぐ上の部分に、第２分岐通路（92）が第２玉軸受（102）のすぐ上の部分に、第３分岐通路（93）が第３玉軸受（103）のすぐ上の部分に、第４分岐通路（94）が第４玉軸受（104）のすぐ上の部分に、それぞれ開口している。

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４，図５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４，図５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１シリンダ（71）には、流入ポート（34）が形成されている。流入ポート（34）は、第１シリンダ（71）の内周面のうち、図４，図５におけるブッシュ（77）のやや左側の箇所に開口している。流入ポート（34）は、第１高圧室（73）と連通可能となっている。一方、上記第２シリンダ（81）には、流出ポート（35）が形成されている。流出ポート（35）は、第２シリンダ（81）の内周面のうち、図４，図５におけるブッシュ（87）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）の右側の箇所に連通路（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）の左側の箇所に連通路（64）の他端が開口している。そして、図４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。

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、第１ロータリ機構部（70）の第１低圧室（74）と、第２ロータリ機構部（80）の第２高圧室（83）とは、連通路（64）を介して互いに連通している。そして、第１低圧室（74）と連通路（64）と第２高圧室（83）とによって１つの閉空間が形成され、この閉空間が膨張室（66）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。ここでは、空調機（10）の冷房運転時及び暖房運転時の動作について説明し、続いて膨張機構（60）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、室外熱交換器（23）へ送られて室外空気へ放熱する。室外熱交換器（23）で放熱した高圧冷媒は、流入管を通って膨張機構（60）へ流入する。膨張機構（60）では、高圧冷媒が膨張し、この高圧冷媒から動力が回収される。膨張後の低圧冷媒は、流出管を通って室内熱交換器（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、吸入ポート（32）から圧縮機構（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、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、流入管を通って膨張機構（60）へ流入する。膨張機構（60）では、高圧冷媒が膨張し、この高圧冷媒から動力が回収される。膨張後の低圧冷媒は、流出管を通って室外熱交換器（23）へ送られ、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、吸入ポート（32）から圧縮機構（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。

〈膨張機構の動作〉
膨張機構（60）の動作について、図５を参照しながら説明する。

先ず、第１ロータリ機構部（70）の第１高圧室（73）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１ピストン（75）と第１シリンダ（71）の接触位置が流入ポート（34）の開口部を通過し、流入ポート（34）から第１高圧室（73）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１高圧室（73）へ高圧冷媒が流入してゆく。この第１高圧室（73）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１低圧室（74）と第２高圧室（83）が連通路（64）を介して互いに連通し、第１低圧室（74）から第２高圧室（83）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１低圧室（74）の容積が次第に減少すると同時に第２高圧室（83）の容積が次第に増加し、結果として膨張室（66）の容積が次第に増加してゆく。この膨張室（66）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（66）の容積が増加する過程で膨張室（66）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１低圧室（74）内の冷媒は、連通路（64）を通って第２高圧室（83）へ膨張しながら流入してゆく。

続いて、第２ロータリ機構部（80）の第２低圧室（84）から冷媒が流出してゆく過程について説明する。第２低圧室（84）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２低圧室（84）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２低圧室（84）から膨張後の低圧冷媒が流出してゆく。

ここで、ケーシング（31）内における膨張機構（60）の周囲には、圧縮機構（50）から吐出された比較的高温で高圧のガス冷媒が存在する。そのため、膨張機構（60）のフロントヘッド（61）やリアヘッド（62）とシャフト（40）との間に隙間があると、その隙間を通ってケーシング（31）内の高温高圧の冷媒が膨張機構（60）の内部へ侵入し、その冷媒から膨張機構（60）を通過する冷媒へ熱が侵入するおそれもある。一方、転がり軸受は“玉”や“ころ”等の転動体により荷重を支持する軸受であり、転動体同士の間には必ず隙間が形成される。このため、フロントヘッド（61）やリアヘッド（62）とシャフト（40）との間の軸受として転がり軸受の一種である玉軸受（101,104）を用いる場合には、玉軸受（101,104）自体に形成された隙間を通ってケーシング（31）内の高温高圧の冷媒が膨張機構（60）の内部へ侵入するおそれがある。

これに対し、本実施形態の膨張機構（60）では、フロントヘッド（61）とリアヘッド（62）にシール部材（111,112）を１つずつ設け、フロントヘッド（61）とシャフト（40）の隙間を第１シール部材（111）で、リアヘッド（62）とシャフト（40）の隙間を第２シール部材（112）でそれぞれシールしている。それによって、この膨張機構（60）では、フロントヘッド（61）やリアヘッド（62）とシャフト（40）との間に設けられた玉軸受（101,104）を通ってケーシング（31）内の高温高圧冷媒が膨張機構（60）の内部へ侵入するのを阻止している。

〈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。

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。この冷凍機油の温度は、圧縮機構（50）から第２空間（39）へ吐出された冷媒の温度（約９０℃）と同程度となっている。

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）の主通路（95）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）の主通路（95）を上向きに流れて膨張機構（60）へ供給される。具体的に、主通路（95）を通って膨張機構（60）に到達した冷凍機油は、４つの分岐通路（91〜94）へ流入する。第１分岐通路（91）へ流入した冷凍機油は、第１玉軸受（101）の上側に形成された空間へ送り出され、第１玉軸受（101）に供給されてその潤滑に利用される。第２分岐通路（92）へ流入した冷凍機油は、第２玉軸受（102）の上側に形成された空間へ送り出され、第２玉軸受（102）に供給されてその潤滑に利用される。第３分岐通路（93）へ流入した冷凍機油は、第３玉軸受（103）の上側に形成された空間へ送り出され、第３玉軸受（103）に供給されてその潤滑に利用される。第４分岐通路（94）へ流入した冷凍機油は、第４玉軸受（104）の上側に形成された空間へ送り出され、第４玉軸受（104）に供給されてその潤滑に利用される。

−実施形態１の効果−
本実施形態では、膨張機構（60）に設けられた軸受の全てを転がり軸受の一種である玉軸受（101〜104）としている。転がり軸受は、球状の“玉”や筒状の“ころ”などの転動体により荷重を支持する構造の軸受であるため、潤滑油の供給量が滑り軸受に比べて少なくても確実に荷重を支持することができる。このため、膨張機構（60）の軸受として玉軸受（101〜104）を採用すれば、膨張機構（60）に対する冷凍機油の供給量を削減することができる。従って、本実施形態によれば、膨張機構（60）へ供給された冷凍機油から膨張室（66）内の冷媒へと侵入する熱量を削減できる。

また、本実施形態では、膨張機構（60）のフロントヘッド（54）とリアヘッド（55）のぞれぞれにシール部材（111,112）を設け、フロントヘッド（54）やリアヘッド（55）とシャフト（40）との間の隙間をシール部材（111,112）でシールしている。このため、フロントヘッド（54）の第１玉軸受（101）やリアヘッド（55）の第４玉軸受（104）に形成された隙間を通ってケーシング（31）内の高温高圧冷媒が膨張機構（60）の内部へ侵入することはない。従って、本実施形態の膨張機構（60）によれば、ケーシング（31）内の高温高圧冷媒から膨張室（66）内の冷媒へ侵入する熱量を削減したり、ケーシング（31）内の高温高圧冷媒のうち膨張室（66）内へ侵入するものの量を削減することができ、膨張機構（60）の効率低下を抑制できる。

《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。本実施形態の空調機（10）は、上記実施形態１の空調機（10）において圧縮・膨張ユニット（30）の膨張機構（60）及びシャフト（40）を変更したものである。ここでは、本実施形態の膨張機構（60）とシャフト（40）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、本実施形態の膨張機構（60）は、スクロール型流体機械を構成している。この膨張機構（60）は、固定スクロール（150）と、可動側部材である可動スクロール（160）と、固定側部材であるハウジング部材（170）とを備えている。また、この膨張機構（60）には、転がり軸受の一種である玉軸受（106,107）が２つ設けられている。

固定スクロール（150）は、固定側鏡板（151）と、固定側ラップ（152）と、周縁部（153）とを備えている。固定側鏡板（151）は、概ね平板状に形成されている。固定側ラップ（152）は、渦巻き壁状に形成されており、固定側鏡板（151）の前面（図６における下面）に立設されている。周縁部（153）は、固定側ラップ（152）の周囲を囲むように固定側鏡板（151）から下方に延びている。固定スクロール（150）では、周縁部（153）の外周面がケーシング（31）の内周面と接している。

固定スクロール（150）には、流入ポート（34）と流出ポート（35）とが形成されている。流入ポート（34）は、固定側鏡板（151）の中央部を貫通しており、その下端が固定側ラップ（152）の巻き始め側（即ち、内周側）の端部付近に位置している。流出ポート（35）は、固定側鏡板（151）の外周縁部（153）付近を貫通しており、その下端が固定側ラップ（152）の巻き終わり側（即ち、外周側）の端部付近に位置している。流入ポート（34）と流出ポート（35）のそれぞれには、ケーシング（31）を貫通する配管が挿入されている。

可動スクロール（160）は、可動側鏡板（161）と、可動側ラップ（162）と、円筒部（163）とを備えている。可動側鏡板（161）は、概ね平板状に形成されている。可動側ラップ（162）は、渦巻き壁状に形成されており、可動側鏡板（161）の前面（図６における上面）に立設されている。円筒部（163）は、中空円筒状に形成され、可動側鏡板（161）の背面（図６における下面）から下方へ向かって突出している。円筒部（163）には、その下方から第２玉軸受（107）が圧入されている。第２玉軸受（107）は、その外周面が円筒部（163）の内周面に密着している。

ハウジング部材（170）は、本体部（171）と軸受部（172）とを備えている。本体部（171）は、中央に貫通孔が開口する皿状に形成され、その外周面がケーシング（31）の内周面と接している。軸受部（172）は、中空円筒状に形成され、本体部（171）の貫通孔の周囲から下方へ延びている。軸受部（172）には、その下方から第１玉軸受（106）が圧入されている。第１玉軸受（106）は、その外周面が軸受部（172）の内周面に密着している。

膨張機構（60）では、ハウジング部材（170）の本体部（171）の上に可動スクロール（160）が載置されている。この本体部（171）と可動スクロール（160）との間には、オルダムリング（180）が介設されている。このオルダムリング（180）は、可動スクロール（160）の自転を規制してその公転だけを許容するための自転防止機構を構成している。また、膨張機構（60）では、可動スクロール（160）の可動側ラップ（162）と固定スクロール（150）の固定側ラップ（152）とが噛み合うことによって、複数の膨張室（66）が形成される。

本実施形態のシャフト（40）では、実施形態１の第１大径偏心部（41）及び第２大径偏心部（42）に代えて大径部（141）及び偏心部（142）が形成されている。大径部（141）は、主軸部（44）の上端に連続して形成されている。この大径部（141）は、主軸部（44）よりも大径の円柱状に形成され、主軸部（44）と同軸に配置されている。偏心部（142）は、大径部（141）よりも小径の円柱状に形成され、大径部（141）の上端から突出している。この偏心部（142）は、その軸心が大径部（141）の軸心に対して偏心している。膨張機構（60）では、第１玉軸受（106）にシャフト（40）の大径部（141）が挿通され、第２玉軸受（107）にシャフト（40）の偏心部（142）が挿通されている。

このシャフト（40）では、給油通路（90）の主通路（95）が偏心部（142）の上端面に開口している。シャフト（40）のうち膨張機構（60）内に位置する部分には、１つの分岐通路（99）が形成されている。この分岐通路（99）は、主通路（95）から大径部（141）の半径方向へ延びており、大径部（141）の外周面に開口している。分岐通路（99）は、大径部（141）の外周面のうち第１玉軸受（106）よりも上方の位置に開口している。

ハウジング部材（170）の軸受部（172）には、シール部材（116）が取り付けられている。シール部材（116）は、リング状あるいは筒状に形成されている。このシール部材（116）は、軸受部（172）に下方から圧入されており、第１玉軸受（106）よりも下方に配置されている。シール部材（116）には、シャフト（40）の大径部（141）が挿通されている。シール部材（116）は、ハウジング部材（170）と大径部（141）の隙間をシールしている。つまり、このシール部材（116）は、ハウジング部材（170）とシャフト（40）の隙間のうち第１玉軸受（106）よりも外側（図６における下側）に位置する部分をシールしている。

実施形態１の第１シール部材（111）及び第２シール部材（112）と同様に、このシール部材（116）としてはリップシールが適している。リップシールにより構成されたシール部材（116）は、その内周側に形成されたリップの先端が大径部（141）の外周面と摺接し、あるいはリップの先端が大径部（141）の外周面に対して微小な間隔をおいて位置することにより、ハウジング部材（170）とシャフト（40）の隙間をシールしている。

本実施形態の膨張機構（60）の動作について説明する。膨張機構（60）へ流入した高圧冷媒は、流入ポート（34）を通って膨張室（66）へ流入する。膨張室（66）内で冷媒が膨張すると、可動スクロール（160）が公転運動を行い、可動スクロール（160）に係合するシャフト（40）が回転駆動される。

その際、膨張機構（60）へは、給油通路（90）を通じて冷凍機油が供給される。主通路（95）から分岐通路（99）へ流入した冷凍機油は、第１玉軸受（106）の上方の空間へ送り出され、第１玉軸受（106）に供給されてその潤滑に利用される。主通路（95）の上端から流出した冷凍機油は、第２玉軸受（107）に供給されてその潤滑に利用される。

また、ハウジング部材（170）とシャフト（40）の隙間はシール部材（116）によってシールされているため、この隙間を通ってケーシング（31）内の高温高圧の冷媒が膨張機構（60）内へ侵入することはない。

《その他の実施形態》
−第１変形例−
上記実施形態１の膨張機構（60）では、フロントヘッド（54）、リアヘッド（55）、第１ピストン（75）、及び第２ピストン（85）のそれぞれとシャフト（40）との間に設けられる軸受の全てを玉軸受（101〜104）としているが、それら軸受の一部だけを玉軸受とし、残りを滑り軸受としてもよい。同様に、上記実施形態２の膨張機構（60）では、可動スクロール（160）及びハウジング部材（170）のそれぞれとシャフト（40）との間に設けられる軸受の全てを玉軸受（106,107）としているが、それら軸受の一部だけを玉軸受とし、残りを滑り軸受としてもよい。この場合でも、全ての軸受を滑り軸受とする場合に比べて軸受に対する冷凍機油の供給量を削減でき、その結果、冷凍機油から膨張室（66）内の冷媒へ侵入する熱量を低減できる。

−第２変形例−
上記実施形態１では、シャフト（40）のうち膨張機構（60）の内部に位置する部分に給油通路（90）の分岐通路（91〜94）を４つ設けているが、これら分岐通路（91〜94）を省略することも可能である。

例えば、第１分岐通路（91）及び第３分岐通路（93）を省略してもよい。この場合、第２分岐通路（92）から流出した冷凍機油は、第２玉軸受（102）を通過した後に第１玉軸受（101）へと流れ落ち、これら玉軸受（101,102）の両方を潤滑する。また、第４分岐通路（94）から流出した冷凍機油は、第４玉軸受（104）を通過した後に第３玉軸受（103）へと流れ落ち、これら玉軸受（103,104）の両方を潤滑する。

更には、第１分岐通路（91）、第２分岐通路（92）、及び第３分岐通路（93）を省略し、第４分岐通路（94）だけを設けるようにしてもよい。この場合、第４分岐通路（94）から流出した冷凍機油は、第４玉軸受（104）から第３玉軸受（103）、第２玉軸受（102）、第１玉軸受（101）へと順に流れ落ち、これら全ての玉軸受（101〜104）を潤滑する。

同様に、上記実施形態２では、シャフト（40）のうち膨張機構（60）の内部に位置する部分に給油通路（90）の分岐通路（99）を１つ設けているが、この分岐通路（99）を省略することも可能である。この場合、第１玉軸受（106）には、主通路（95）の上端から流出して第２玉軸受（107）を通過した冷凍機油が供給される。

−第３変形例−
上記の各実施形態や各変形例では、転がり軸受として玉軸受を用いているが、使用できる転がり軸受は玉軸受には限定されるものではなく、例えば円柱状の“ころ”を転動体とするころ軸受を転がり軸受として用いてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、流体を圧縮する圧縮機構が膨張機構と共に１つのケーシング内に収容された流体機械について有用である。

実施形態１の冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態１の圧縮・膨張ユニットの縦断面図である。 実施形態１の膨張機構を示す縦断面図である。 実施形態１の膨張機構の概略構成を示す要部拡大図である。 実施形態１の膨張機構におけるシャフトの回転角９０°毎の各ロータリ機構部の要部の概略構成を示す横断面図である。 実施形態２の膨張機構を示す縦断面図である。

符号の説明

30 圧縮・膨張ユニット（流体機械）
31 ケーシング
40 シャフト（回転軸）
50 圧縮機構
60 膨張機構
61 フロントヘッド（固定側部材、閉塞部材）
62 リアヘッド （固定側部材、閉塞部材）
66 膨張室
75 第１ピストン（可動側部材）
85 第２ピストン（可動側部材）
90 給油通路（給油手段）
101 第１玉軸受（転がり軸受）
102 第２玉軸受（転がり軸受）
103 第３玉軸受（転がり軸受）
104 第４玉軸受（転がり軸受）
106 第１玉軸受（転がり軸受）
107 第２玉軸受（転がり軸受）
111 第１シール部材
112 第２シール部材
116 シール部材
160 可動スクロール（可動側部材）
170 ハウジング部材（固定側部材）

Claims (5)

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、膨張機構（60）で発生した動力を圧縮機構（50）に伝達する回転軸（40）とが容器状のケーシング（31）に収納され、
   上記圧縮機構（50）が圧縮した流体をケーシング（31）の内部空間へ吐出する流体機械であって、
   上記ケーシング（31）内に貯留された潤滑油を上記膨張機構（60）の構成部材と上記回転軸（40）との間に設けられる軸受に供給する給油手段（90）を備える一方、
   上記膨張機構（60）では、上記給油手段（90）により潤滑油を供給される軸受の一部又は全部が転がり軸受（101〜104,106,107）となっている
   ことを特徴とする流体機械。
2. 請求項１において、
   上記膨張機構（60）は、
   上記ケーシング（31）に固定されると共に上記回転軸（40）を支持する固定側部材（61,62,170）と、上記回転軸（40）と係合して変位する可動側部材（75,85,160）とを構成部材として備え、
   上記可動側部材（75,85,160）の変位に伴って容積が変化する膨張室（66）において流体が膨張する容積型流体機械を構成している
   ことを特徴とする流体機械。
3. 請求項２において、
   上記膨張機構（60）では、少なくとも上記固定側部材（61,62,170）と上記回転軸（40）との間に設けられる軸受が転がり軸受（101,104,106）になっており、
   上記膨張機構（60）は、上記固定側部材（61,62,170）と上記回転軸（40）の隙間をシールするシール部材（111,112,116）を備えている
   ことを特徴とする流体機械。
4. 請求項２又は３において、
   上記膨張機構（60）は、
   円筒状に形成されて上記回転軸（40）が貫通するピストン（75,85）と、上記ピストン（75,85）が収容されて該ピストン（75,85）と共に上記膨張室（66）を形成するシリンダ（71,81）と、上記シリンダ（71,81）の端部を閉塞する閉塞部材（61,62）とを備え、
   上記ピストン（75,85）が上記シリンダ（71,81）内で偏心回転することによって上記膨張室（66）の容積が変化するロータリ型流体機械を構成しており、
   上記膨張機構（60）では、上記ピストン（75,85）が上記可動側部材を、上記閉塞部材（61,62）が上記固定側部材をそれぞれ構成している
   ことを特徴とする流体機械。
5. 請求項２又は３において、
   上記膨張機構（60）は、
   上記回転軸（40）に係合する可動スクロール（160）と、上記可動スクロール（160）と共に上記膨張室（66）を形成する固定スクロール（150）と、上記可動スクロール（160）を指示するハウジング部材（170）とを備え、
   上記可動スクロール（160）が偏心回転することによって上記膨張室（66）の容積が変化するスクロール型流体機械を構成しており、
   上記膨張機構（60）では、上記可動スクロール（160）が上記可動側部材を、上記ハウジング部材（170）が上記固定側部材をそれぞれ構成している
   ことを特徴とする流体機械。

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