JP5994596B2 - Rotary expander - Google Patents

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Description

本発明は、ロータリ式流体機械によって構成されたロータリ式膨張機に関するものである。   The present invention relates to a rotary expander constituted by a rotary fluid machine.

特許文献１及び２には、ロータリ式膨張機が開示されている。ロータリ式膨張機は、ロータリ式流体機械で構成されたロータリ機構部を備えている。ロータリ機構部では、両端部が閉塞部材によって閉塞されたシリンダ内に、円筒状のピストンが配置される。シリンダ内の流体室へ高圧の作動流体を導入すると、ピストンが偏心回転し、ピストンに係合する回転軸が回転する。   Patent Documents 1 and 2 disclose a rotary expander. The rotary expander is provided with a rotary mechanism portion configured by a rotary fluid machine. In the rotary mechanism, a cylindrical piston is disposed in a cylinder whose both ends are closed by a closing member. When high-pressure working fluid is introduced into the fluid chamber in the cylinder, the piston rotates eccentrically, and the rotating shaft that engages with the piston rotates.

ロータリ式膨張機では、ロータリ機構部へ潤滑油が供給される。ロータリ機構部へ供給された潤滑油の一部は、ピストンと閉塞部材の隙間を通って流体室へ流入し、作動流体と共に流体室から流出してしまう。そこで、特許文献１及び２に開示されたロータリ式膨張機では、ピストンと閉塞部材の隙間をシールするためのシール部材を設け、流体室へ流入する潤滑油の量を削減している。   In the rotary expander, lubricating oil is supplied to the rotary mechanism. A part of the lubricating oil supplied to the rotary mechanism part flows into the fluid chamber through the gap between the piston and the closing member, and flows out of the fluid chamber together with the working fluid. Therefore, in the rotary expanders disclosed in Patent Documents 1 and 2, a seal member for sealing the gap between the piston and the closing member is provided to reduce the amount of lubricating oil flowing into the fluid chamber.

また、特許文献１及び２には、複数のロータリ機構部を有するロータリ式膨張機も開示されている。複数のロータリ機構部は、互いに直列接続されている。また、このロータリ式膨張機では、全てのロータリ機構部にシール部材が設けられている。   Patent Documents 1 and 2 also disclose a rotary expander having a plurality of rotary mechanism portions. The plurality of rotary mechanism units are connected in series with each other. Further, in this rotary expander, all rotary mechanism portions are provided with seal members.

特開２００５−２６４７４８号公報JP 2005-264748 A 特開２００６−３３６５９７号公報JP 2006-336597 A

ここで、ピストンと閉塞部材の隙間を通って流体室へ流入する潤滑油の量は、流体室の圧力が低いほど多くなる。このため、複数のロータリ機構部が直列接続されたロータリ式膨張機において、ピストンと閉塞部材の隙間を通って流体室へ流入する潤滑油の量は、上流側のロータリ機構部ほど少なく、高段側のロータリ機構部ほど多くなる。   Here, the amount of lubricating oil that flows into the fluid chamber through the gap between the piston and the closing member increases as the pressure in the fluid chamber decreases. For this reason, in a rotary expander in which a plurality of rotary mechanism units are connected in series, the amount of lubricating oil flowing into the fluid chamber through the gap between the piston and the closing member is smaller in the upstream rotary mechanism unit, and the higher stage The more the rotary mechanism on the side, the more.

一方、ピストンと閉塞部材の隙間をシールするためのシール部材を設けると、閉塞部材とシール部材の摩擦、あるいはピストンとシール部材の摩擦に起因する損失が生じる。このため、ピストンと閉塞部材の隙間を通って流体室へ流入する潤滑油の量の多少にかかわらず全てのロータリ機構部にシール部材が設けられる従来のロータリ式膨張機では、シール部材の設置に起因する損失が増加し、運転効率の低下を招くおそれがあった。   On the other hand, when a sealing member for sealing the gap between the piston and the closing member is provided, a loss due to friction between the closing member and the sealing member or friction between the piston and the sealing member occurs. For this reason, in a conventional rotary expander in which a seal member is provided in all the rotary mechanism sections regardless of the amount of lubricating oil flowing into the fluid chamber through the gap between the piston and the closing member, the seal member is installed. The resulting loss increases, which may lead to a decrease in operating efficiency.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のロータリ機構部が直列接続されたロータリ式膨張機の効率低下を抑えつつ、ピストンと閉塞部材の隙間を通って流体室へ流入する潤滑油の削減することにある。   The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to prevent fluid from passing through a gap between a piston and a closing member while suppressing a decrease in efficiency of a rotary expander in which a plurality of rotary mechanism units are connected in series. The purpose is to reduce the lubricating oil flowing into the chamber.

第１の発明は、それぞれがロータリ式流体機械を構成する複数のロータリ機構部（70,80）を備え、上記複数のロータリ機構部（70,80）は、押しのけ容積の小さいものから順に直列接続されているロータリ式膨張機を対象とする。そして、上記各ロータリ機構部（70,80）は、シリンダ（71,81）と、該シリンダ（71,81）内に配置されて偏心回転する円筒状のピストン（75,85）と、上記シリンダ（71,81）の端部を閉塞して上記ピストン（75,85）の端面と摺接する閉塞部材（61,62,63）とを備える一方、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）だけが、上記ピストン（85）と上記閉塞部材（62,63）の隙間をシールするシール部材（45）を更に備えるものである。   The first invention includes a plurality of rotary mechanism portions (70, 80) each constituting a rotary fluid machine, and the plurality of rotary mechanism portions (70, 80) are serially connected in order from the smallest displacement volume. The target is a rotary expander that is used. Each rotary mechanism (70, 80) includes a cylinder (71, 81), a cylindrical piston (75, 85) disposed in the cylinder (71, 81) and rotating eccentrically, and the cylinder (71, 81) is provided with a closing member (61, 62, 63) that closes the end of the piston (75, 85) and slidably contacts the end surface of the piston (75, 85), while only the rotary mechanism (80) with the largest displacement volume. However, it further includes a seal member (45) for sealing a gap between the piston (85) and the closing member (62, 63).

第１の発明のロータリ式膨張機（30）では、直列接続された複数のロータリ機構部（70,80）を冷媒等の作動流体が順に通過する。各ロータリ機構部（70,80）のシリンダ（71,81）内へ作動流体が流入すると、ピストン（75,85）が偏心回転する。その際、ピストン（75,85）の端面は、閉塞部材（61,62,63）と摺接する。   In the rotary expander (30) of the first invention, the working fluid such as a refrigerant sequentially passes through the plurality of rotary mechanism portions (70, 80) connected in series. When the working fluid flows into the cylinder (71, 81) of each rotary mechanism (70, 80), the piston (75, 85) rotates eccentrically. At that time, the end surfaces of the pistons (75, 85) are in sliding contact with the closing members (61, 62, 63).

第１の発明のロータリ式膨張機（30）では、押しのけ容積の大きいロータリ機構部（70,80）ほど下流側に配置される。押しのけ容積の大きいロータリ機構部（80）ほど、シリンダ（81）内の作動流体の圧力が低くなり、ピストン（85）と閉塞部材（62,63）の隙間を通過する潤滑油の量が多くなる。   In the rotary expander (30) of the first invention, the rotary mechanism (70, 80) having a larger displacement volume is arranged on the downstream side. The larger the displacement volume of the rotary mechanism (80), the lower the pressure of the working fluid in the cylinder (81), and the greater the amount of lubricating oil that passes through the gap between the piston (85) and the closing member (62, 63). .

そこで、第１の発明のロータリ式膨張機（30）では、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）だけに、シール部材（45）が設けられる。つまり、シリンダ（81）内の作動流体の圧力が最も低いロータリ機構部（80）だけに、シール部材（45）が設けられる。このシール部材（45）は、ピストン（85）と閉塞部材（62,63）の隙間をシールし、その隙間を通過する潤滑油を削減する。   Therefore, in the rotary expander (30) of the first invention, the seal member (45) is provided only in the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume. That is, the seal member (45) is provided only in the rotary mechanism (80) where the pressure of the working fluid in the cylinder (81) is the lowest. The seal member (45) seals the gap between the piston (85) and the closing member (62, 63), and reduces the lubricating oil passing through the gap.

第２の発明は、上記第１の発明において、上記各ロータリ機構部（70,80）のピストン（75,85）と係合する１本の出力軸（40）を備え、上記出力軸（40）の軸方向に隣り合う二つのシリンダ（71,81）の間には、該二つのシリンダ（71,81）の端部を閉塞する閉塞部材として中間プレート（63）が配置され、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）が備えるシール部材（45）は、上記中間プレート（63）に対向するピストン（85）の一方の端面（85a）と上記中間プレート（63）の隙間をシールするシール部材（45）だけであるものである。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the output shaft (40) includes one output shaft (40) that engages with the piston (75, 85) of each rotary mechanism (70, 80). ) Between two adjacent cylinders (71, 81) in the axial direction, an intermediate plate (63) is arranged as a closing member that closes the ends of the two cylinders (71, 81). The seal member (45) included in the largest rotary mechanism (80) is a seal that seals a gap between one end surface (85a) of the piston (85) facing the intermediate plate (63) and the intermediate plate (63). It is only the member (45).

第２の発明では、複数のロータリ機構部（70,80）が出力軸（40）の軸方向に配置され、ロータリ機構部（70,80）のピストン（75,85）が出力軸（40）と係合する。出力軸（40）の軸方向に隣り合う二つのシリンダ（71,81）の間には、一つの中間プレート（63）が配置される。この中間プレート（63）は、中間プレート（63）を挟んで隣り合う二つのシリンダ（71,81）の端部を閉塞する。押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）には、中間プレート（63）に対向するピストン（85）の一方の端面（85a）と中間プレート（63）の隙間をシールするシール部材（45）は設けられるが、ピストン（85）の他方の端面（85b）とその端面（85b）に対向する閉塞部材（62）の隙間をシールするシール部材（45）は設けられない。   In the second invention, the plurality of rotary mechanism portions (70, 80) are arranged in the axial direction of the output shaft (40), and the piston (75, 85) of the rotary mechanism portion (70, 80) is the output shaft (40). Engage with. One intermediate plate (63) is disposed between two cylinders (71, 81) adjacent to each other in the axial direction of the output shaft (40). The intermediate plate (63) closes the ends of two cylinders (71, 81) adjacent to each other with the intermediate plate (63) interposed therebetween. The rotary mechanism (80) with the largest displacement volume has a seal member (45) that seals the gap between one end face (85a) of the piston (85) facing the intermediate plate (63) and the intermediate plate (63). Although provided, the seal member (45) for sealing the gap between the other end face (85b) of the piston (85) and the closing member (62) facing the end face (85b) is not provided.

ここで、中間プレート（63）には、中間プレート（63）を挟んで隣り合う二つのシリンダ（71,81）内の流体圧が作用する。押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）のシリンダ（81）内の流体圧は、その上流側に位置するロータリ機構部（70）のシリンダ（71）内の流体圧よりも低い。従って、中間プレート（63）は、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）のシリンダ（81）側に膨らむように弾性変形し、その結果、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）のピストン（85）と中間プレート（63）のクリアランスが局所的に小さくなるおそれがある。このため、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）では、ピストン（85）が中間プレート（63）と接触するのを回避するため、ピストン（85）の端面（85a）と中間プレート（63）のクリアランスを予め大きくしておく必要がある。   Here, the fluid pressure in two cylinders (71, 81) adjacent to each other with the intermediate plate (63) interposed therebetween acts on the intermediate plate (63). The fluid pressure in the cylinder (81) of the rotary mechanism portion (80) having the largest displacement volume is lower than the fluid pressure in the cylinder (71) of the rotary mechanism portion (70) located on the upstream side thereof. Accordingly, the intermediate plate (63) is elastically deformed so as to swell toward the cylinder (81) of the rotary mechanism (80) having the largest displacement, and as a result, the piston of the rotary mechanism (80) having the largest displacement. There is a possibility that the clearance between (85) and the intermediate plate (63) is locally reduced. For this reason, in the rotary mechanism (80) with the largest displacement volume, the piston (85) is prevented from coming into contact with the intermediate plate (63), so that the end face (85a) of the piston (85) and the intermediate plate (63) It is necessary to increase the clearance in advance.

しかし、ピストン（85）と中間プレート（63）のクリアランスを大きくすると、ピストン（85）の端面（85a）と中間プレート（63）の隙間を通過する潤滑油の量が増える。そこで、第２の発明では、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）に設けられるシール部材（45）を、ピストン（85）の一方の端面（85a）と中間プレート（63）の隙間をシールするシール部材（45）だけとしている。   However, when the clearance between the piston (85) and the intermediate plate (63) is increased, the amount of lubricating oil passing through the gap between the end surface (85a) of the piston (85) and the intermediate plate (63) increases. Therefore, in the second invention, the seal member (45) provided in the rotary mechanism (80) having the largest displacement is sealed between the one end surface (85a) of the piston (85) and the intermediate plate (63). Only the sealing member (45) is used.

第３の発明は、上記第１の発明において、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）が備えるシール部材（45）は、該ロータリ機構部（80）のピストン（85）の一方の端面（85a）と該端面（85a）に対向する閉塞部材（63）の隙間をシールするシール部材（45）だけであるものである。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the seal member (45) provided in the rotary mechanism portion (80) having the largest displacement volume is one end surface of the piston (85) of the rotary mechanism portion (80) ( 85a) and the sealing member (45) that seals the gap between the closing member (63) facing the end surface (85a).

第３の発明において、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）には、ピストン（85）の一方の端面（85a）とその端面（85a）に対向する閉塞部材（63）の隙間をシールするシール部材（45）は設けられるが、ピストン（85）の他方の端面（85b）とその端面（85b）に対向する閉塞部材（62）の隙間をシールするシール部材は設けられない。   In the third invention, the clearance between the one end face (85a) of the piston (85) and the closing member (63) facing the end face (85a) is sealed in the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume. The seal member (45) is provided, but the seal member for sealing the gap between the other end face (85b) of the piston (85) and the closing member (62) facing the end face (85b) is not provided.

第４の発明は、上記第２又は第３の発明において、上記シール部材（45）は、リング状に形成され、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）のピストン（85）は、その端面（85a）に上記シール部材（45）を嵌め込むための凹溝（50）が形成されるものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the seal member (45) is formed in a ring shape, and the piston (85) of the rotary mechanism portion (80) having the largest displacement volume is an end surface thereof. A concave groove (50) for fitting the seal member (45) into (85a) is formed.

第４の発明では、ピストン（85）にシール部材（45）が取り付けられる。押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）では、ピストン（85）の端面（85a）に凹溝（50）が形成され、この凹溝（50）にリング状のシール部材（45）が嵌め込まれる。ピストン（85）に取り付けられたシール部材（45）は、閉塞部材（63）と摺接し、ピストン（85）の端面（85a）と閉塞部材（62,63）の隙間をシールする。   In the fourth invention, the seal member (45) is attached to the piston (85). In the rotary mechanism (80) with the largest displacement volume, a concave groove (50) is formed in the end surface (85a) of the piston (85), and a ring-shaped seal member (45) is fitted into the concave groove (50). . The seal member (45) attached to the piston (85) is in sliding contact with the closing member (63), and seals the gap between the end surface (85a) of the piston (85) and the closing member (62, 63).

第５の発明は、上記第２又は第３の発明において、上記シール部材（45）は、リング状に形成され、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）の閉塞部材（63）は、該ロータリ機構部（80）のピストン（85）の端面（85a）に対向する部分に上記シール部材（45）を嵌め込むための凹溝（54）が形成されるものである。   In a fifth aspect based on the second or third aspect, the sealing member (45) is formed in a ring shape, and the closing member (63) of the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume is A concave groove (54) for fitting the seal member (45) is formed in a portion of the rotary mechanism (80) facing the end surface (85a) of the piston (85).

第５の発明では、閉塞部材（63）にシール部材（45）が取り付けられる。押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）では、閉塞部材（63）のうちピストン（85）の端面（85a）に対向する部分に凹溝（54）が形成され、この凹溝（54）にリング状のシール部材（45）が嵌め込まれる。閉塞部材（63）に取り付けられたシール部材（45）は、ピストン（85）の端面と摺接し、ピストン（85）の端面（85a）と閉塞部材（63）の隙間をシールする。   In the fifth invention, the sealing member (45) is attached to the closing member (63). In the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume, a concave groove (54) is formed in a portion of the closing member (63) facing the end surface (85a) of the piston (85), and the concave groove (54) A ring-shaped seal member (45) is fitted. The seal member (45) attached to the closing member (63) is in sliding contact with the end face of the piston (85), and seals the gap between the end face (85a) of the piston (85) and the closing member (63).

第６の発明は、上記第４又は第５の発明において、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）のピストン（85）の他方の端面（85b）には、該端面（85b）の内周縁に沿った座ぐり状の凹部（52）が形成され、上記凹部（52）の外周縁の直径が、上記シール部材（45）が嵌り込む凹溝（50,54）の外周縁の直径よりも小さいものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect of the present invention, the other end surface (85b) of the piston (85) of the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume has an inner peripheral edge of the end surface (85b). And a diameter of the outer peripheral edge of the concave portion (52) is larger than a diameter of the outer peripheral edge of the concave groove (50, 54) into which the seal member (45) is fitted. It is a small one.

ここで、ピストン（85）の一方の端面（85a）にシール部材（45）を嵌め込むための凹溝（50）が形成されている場合、ロータリ機構部（80）へ供給された潤滑油は、この凹溝（50）へも入り込む。そして、ピストン（85）の一方の端面（85a）のうち凹溝（50）の外周縁よりも内側の部分には、潤滑油の圧力が作用する。その結果、ピストン（85）には、ピストン（85）を他方の端面（85b）側へ押す力が作用する。また、ピストン（85）の一方の端面（85a）が閉塞部材（62,63）の凹溝（54）に嵌め込まれたシール部材（45）と摺接する場合、ロータリ機構部（80）へ供給された潤滑油は、この凹溝（54）へも入り込む。この凹溝（54）へ入り込んだ潤滑油の圧力は、シール部材（45）を介してピストン（85）の一方の端面（85a）に作用する。つまり、ピストン（85）の一方の端面（85a）のうち凹溝（54）の外周縁よりも内側の部分には、潤滑油の圧力が作用する。その結果、ピストン（85）には、ピストン（85）を他方の端面（85b）側へ押す力が作用する。   Here, when the concave groove (50) for fitting the seal member (45) is formed on one end face (85a) of the piston (85), the lubricating oil supplied to the rotary mechanism (80) is It goes into this groove (50). The pressure of the lubricating oil acts on a portion of the one end surface (85a) of the piston (85) that is inside the outer peripheral edge of the groove (50). As a result, a force that pushes the piston (85) toward the other end face (85b) acts on the piston (85). When one end face (85a) of the piston (85) is in sliding contact with the seal member (45) fitted in the concave groove (54) of the closing member (62, 63), the piston (85) is supplied to the rotary mechanism (80). The lubricating oil also enters the groove (54). The pressure of the lubricating oil that has entered the concave groove (54) acts on one end surface (85a) of the piston (85) via the seal member (45). That is, the pressure of the lubricating oil acts on a portion of the one end surface (85a) of the piston (85) on the inner side of the outer peripheral edge of the concave groove (54). As a result, a force that pushes the piston (85) toward the other end face (85b) acts on the piston (85).

第６の発明において、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）のピストン（85）は、他方の端面（85b）に凹部（52）が形成される。つまり、ピストン（85）の一方の端面（85a）にシール部材（45）を嵌め込むための凹溝（50）が形成されている場合は、その凹溝（50）が形成された端面（85a）とは逆側の端面（85b）に、凹部（52）が形成される。また、ピストン（85）の一方の端面（85a）が閉塞部材（62,63）に取り付けられたシール部材（45）と摺接する場合は、その端面（85a）とは逆側の端面（85b）に、凹部（52）が形成される。   In the sixth invention, the piston (85) of the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume has a recess (52) on the other end surface (85b). That is, when the groove (50) for fitting the seal member (45) is formed on one end surface (85a) of the piston (85), the end surface (85a) formed with the groove (50) is formed. A concave portion (52) is formed on the end surface (85b) opposite to the above. When one end face (85a) of the piston (85) is in sliding contact with the sealing member (45) attached to the closing member (62, 63), the end face (85b) opposite to the end face (85a) In addition, a recess (52) is formed.

第６の発明において、ロータリ機構部（80）へ供給された潤滑油は、ピストン（85）の他方の端面（85b）に形成された凹部（52）にも入り込む。このため、ピストン（85）のうち凹部（52）の外周縁よりも内側の部分には、潤滑油の圧力が作用する。その結果、ピストン（85）には、ピストン（85）を一方の端面（85a）側へ押す力が作用する。つまり、ピストン（85）の凹部（52）に入り込んだ潤滑油の圧力は、ピストン（85）を他方の端面（85b）側へ押す力を打ち消す方向に作用する。   In the sixth invention, the lubricating oil supplied to the rotary mechanism (80) also enters the recess (52) formed in the other end surface (85b) of the piston (85). For this reason, the pressure of lubricating oil acts on the part inside the piston (85) from the outer peripheral edge of the recess (52). As a result, a force that pushes the piston (85) toward the one end face (85a) acts on the piston (85). That is, the pressure of the lubricating oil that has entered the recess (52) of the piston (85) acts in a direction that cancels the force that pushes the piston (85) toward the other end face (85b).

また、第６の発明において、ピストン（85）の凹部（52）の外周縁の直径は、シール部材（45）が嵌り込む凹溝（50,54）の外周縁の直径よりも小さい。このため、ピストン（85）を他方の端面（85b）側へ押す力が、ピストン（85）を一方の端面（85a）側へ押す力よりも小さくなる。従って、ピストン（85）の他方の端面（85b）は、その端面（85b）に対向する閉塞部材（62,63）に少しだけ押し付けられた状態となる。   In the sixth invention, the diameter of the outer peripheral edge of the recess (52) of the piston (85) is smaller than the diameter of the outer peripheral edge of the concave groove (50, 54) into which the seal member (45) is fitted. For this reason, the force which pushes a piston (85) to the other end surface (85b) side becomes smaller than the force which pushes a piston (85) to one end surface (85a) side. Therefore, the other end surface (85b) of the piston (85) is slightly pressed against the closing member (62, 63) facing the end surface (85b).

第７の発明は、上記第１〜第６のいずれか一つの発明において、上記複数のロータリ機構部（70,80）のうち互いに接続された二つでは、上流側のロータリ機構部（70）の低圧室（74）と下流側のロータリ機構部（80）の高圧室（83）とが互いに連通して一つの膨張室（66）を形成しているものである。   According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, two of the plurality of rotary mechanism portions (70, 80) connected to each other are arranged upstream of the rotary mechanism portion (70). The low pressure chamber (74) and the high pressure chamber (83) of the downstream rotary mechanism (80) communicate with each other to form one expansion chamber (66).

第７の発明では、互いに接続された二つのロータリ機構部（70,80）によって、一つの膨張室（66）が形成される。上流側のロータリ機構部（70）の低圧室（74）の作動流体は、下流側のロータリ機構部（80）の高圧室（83）へ流入しながら膨張する。   In the seventh invention, one expansion chamber (66) is formed by the two rotary mechanism portions (70, 80) connected to each other. The working fluid in the low pressure chamber (74) of the upstream rotary mechanism (70) expands while flowing into the high pressure chamber (83) of the downstream rotary mechanism (80).

本発明では、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）（即ち、シリンダ（81）内の作動流体の圧力が最も低いロータリ機構部（80））だけに、シール部材（45）が設けられる。このため、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）では、ピストン（85）と閉塞部材（62,63）の隙間を通過する潤滑油の量が減少する一方、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）以外のロータリ機構部（70）では、閉塞部材（61,63）とシール部材（45）の摩擦、あるいはピストン（75）とシール部材（45）の摩擦に起因する損失が生じない。従って、本発明によれば、複数のロータリ機構部（70.80）が直列接続されたロータリ式膨張機（30）の効率低下を抑えつつ、ピストン（75,85）と閉塞部材（61,62,63）の隙間を通過する潤滑油の量を削減することができる。   In the present invention, the seal member (45) is provided only in the rotary mechanism portion (80) having the largest displacement volume (that is, the rotary mechanism portion (80) having the lowest pressure of the working fluid in the cylinder (81)). For this reason, in the rotary mechanism portion (80) with the largest displacement volume, the amount of lubricating oil passing through the gap between the piston (85) and the closing member (62, 63) is reduced, while the rotary mechanism portion with the largest displacement volume. In the rotary mechanism (70) other than (80), there is no loss due to friction between the closing members (61, 63) and the seal member (45) or friction between the piston (75) and the seal member (45). Therefore, according to the present invention, the piston (75, 85) and the closing member (61, 62, 63) are suppressed while suppressing the reduction in efficiency of the rotary expander (30) in which a plurality of rotary mechanism parts (70.80) are connected in series. ), The amount of lubricating oil passing through the gap can be reduced.

上記第２の発明では、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）に、ピストン（85）の一方の端面（85a）と中間プレート（63）の隙間をシールするシール部材（45）だけが設けられる。つまり、ピストン（85）と中間プレート（63）の接触を防ぐには両者のクリアランスを予め大きくしておく必要があるため、ピストン（85）の一方の端面（85a）と中間プレート（63）の隙間をシールするシール部材（45）だけがロータリ機構部（80）に設けられる。従って、この発明によれば、ピストン（85）と中間プレート（63）の接触に起因する両者の摩耗を未然に防ぎつつ、ピストン（85）の一方の端面（85a）と中間プレート（63）の隙間を通過する潤滑油の量を削減できる。   In the second aspect of the invention, only the seal member (45) that seals the gap between the one end surface (85a) of the piston (85) and the intermediate plate (63) is provided in the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume. It is done. In other words, in order to prevent the contact between the piston (85) and the intermediate plate (63), it is necessary to increase the clearance between them in advance, so that one end surface (85a) of the piston (85) and the intermediate plate (63) Only the seal member (45) that seals the gap is provided in the rotary mechanism (80). Therefore, according to the present invention, the wear of the piston (85) and the intermediate plate (63) can be prevented, and the end surface (85a) of the piston (85) and the intermediate plate (63) can be prevented. The amount of lubricating oil that passes through the gap can be reduced.

上記第６の発明では、押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）において、ピストン（85）の他方の端面（85b）に凹部（52）が形成される。ピストン（85）の凹部（52）に入り込んだ潤滑油の圧力は、ピストン（85）を他方の端面（85b）側へ押す力を打ち消す方向に作用する。このため、閉塞部材（62,63）と摺接するピストン（85）の他方の端面（85b）に作用する摩擦力を低減でき、その結果、この摩擦力に起因する損失を削減することができる。また、ピストン（85）の他方の端面（85b）は、その端面（85b）に対向する閉塞部材（62）に少しだけ押し付けられた状態となる。このため、ピストン（85）の他方の端面（85b）と閉塞部材（62）の隙間を必要最小限に抑えることができ、この隙間を通過する潤滑油の量を低く抑えることができる。   In the sixth aspect of the invention, in the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume, the recess (52) is formed on the other end face (85b) of the piston (85). The pressure of the lubricating oil that has entered the recess (52) of the piston (85) acts in a direction that cancels the force that pushes the piston (85) toward the other end face (85b). For this reason, the frictional force acting on the other end face (85b) of the piston (85) that is in sliding contact with the closing member (62, 63) can be reduced, and as a result, the loss due to this frictional force can be reduced. Further, the other end face (85b) of the piston (85) is in a state of being slightly pressed against the closing member (62) facing the end face (85b). For this reason, the gap between the other end face (85b) of the piston (85) and the closing member (62) can be minimized, and the amount of lubricating oil passing through this gap can be kept low.

このように、第６の発明によれば、ピストン（85）に作用する摩擦力に起因する損失を低減しつつ、ピストン（85）の他方の端面（85b）と閉塞部材（62）の隙間を通過する潤滑油の量を削減できる。また、この発明ではピストン（85）の一方の端面（85a）と閉塞部材（63）の隙間が広くなるが、この隙間はシール部材（45）によってシールされる。従って、この発明によれば、ロータリ式膨張機（30）の効率低下を抑えつつ、ピストン（85）と閉塞部材（62,63）の隙間を通過する潤滑油の量を削減することができる。   Thus, according to the sixth aspect of the invention, the clearance between the other end surface (85b) of the piston (85) and the closing member (62) is reduced while reducing the loss due to the frictional force acting on the piston (85). The amount of lubricating oil that passes through can be reduced. In the present invention, the gap between one end face (85a) of the piston (85) and the closing member (63) is widened, and this gap is sealed by the seal member (45). Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the amount of lubricating oil passing through the gap between the piston (85) and the closing member (62, 63) while suppressing the efficiency reduction of the rotary expander (30).

図１は、実施形態１の空調機の冷媒回路を示す配管系統図である。FIG. 1 is a piping diagram illustrating a refrigerant circuit of the air conditioner according to the first embodiment. 図２は、実施形態１の膨張機構を示す膨張機の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the expander showing the expansion mechanism of the first embodiment. 図３は、実施形態１の膨張機構の要部を抜き出して示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an essential part of the expansion mechanism according to the first embodiment. 図４は、実施形態１の各ロータリ機構部の要部を抜き出して示す横断面図であって、出力軸の回転角９０°毎の状態を示したものである。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main part of each rotary mechanism portion of the first embodiment, and shows a state at every rotation angle of 90 ° of the output shaft. 図５は、実施形態１の第２ピストンの平面図である。FIG. 5 is a plan view of the second piston of the first embodiment. 図６は、実施形態１の第２ピストンの下面図である。FIG. 6 is a bottom view of the second piston of the first embodiment. 図７は、図５のＡ−Ａ断面を示す拡大断面図である。FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing the AA cross section of FIG. 図８は、実施形態１のシールリングの平面図である。FIG. 8 is a plan view of the seal ring of the first embodiment. 図９は、実施形態１のシールリングの要部を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view illustrating a main part of the seal ring according to the first embodiment. 図１０は、実施形態１の第２ロータリ機構部の要部を拡大して示す膨張機構の縦断面図である。FIG. 10 is an enlarged vertical cross-sectional view of the expansion mechanism showing the main part of the second rotary mechanism of the first embodiment. 図１１は、実施形態１の変形例の膨張機構を示す膨張機の縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view of an expander showing an expansion mechanism according to a modification of the first embodiment. 図１２は、実施形態２の膨張機構を示す膨張機の縦断面図である。FIG. 12 is a longitudinal sectional view of an expander showing the expansion mechanism of the second embodiment. 図１３は、実施形態２の変形例１の膨張機構を示す膨張機の縦断面図である。FIG. 13 is a longitudinal sectional view of an expander showing an expansion mechanism according to Modification 1 of Embodiment 2. 図１４は、実施形態２の変形例２の膨張機構を示す膨張機の縦断面図である。FIG. 14 is a longitudinal cross-sectional view of an expander showing an expansion mechanism of Modification 2 of Embodiment 2. 図１５は、その他の実施形態の第１変形例の第２ロータリ機構部の要部を拡大して示す圧縮機構の縦断面図である。FIG. 15 is an enlarged longitudinal sectional view of a compression mechanism showing a main part of a second rotary mechanism portion of a first modification of the other embodiment. 図１６は、その他の実施形態の第２変形例の各ロータリ機構部の要部を抜き出して示す横断面図であって、出力軸の回転角９０°毎の状態を示したものである。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a main part of each rotary mechanism portion of a second modification of the other embodiment, and shows a state at every rotation angle of 90 ° of the output shaft.

本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態および変形例は、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。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the embodiments and modifications described below are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

《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、ロータリ式膨張機（30）を備えた空調機（10）である。 Embodiment 1 of the Invention
A first embodiment of the present invention will be described. This embodiment is an air conditioner (10) provided with a rotary expander (30).

〈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（11）を備えている。この空調機（10）は、冷媒回路（11）で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置である。冷媒回路（11）には、圧縮機（20）と、膨張機（30）と、室外熱交換器（14）と、室内熱交換器（15）と、第１四方切換弁（12）と、第２四方切換弁（13）とが接続されている。冷媒回路（11）には、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）が充填されている。また、冷媒回路（11）には、給油用配管（17）と油戻し用配管（18）とが設けられている。 <Overall configuration of air conditioner>
As shown in FIG. 1, the air conditioner (10) of this embodiment includes a refrigerant circuit (11). The air conditioner (10) is a refrigeration apparatus that performs a refrigeration cycle by circulating a refrigerant in a refrigerant circuit (11). The refrigerant circuit (11) includes a compressor (20), an expander (30), an outdoor heat exchanger (14), an indoor heat exchanger (15), a first four-way switching valve (12), A second four-way selector valve (13) is connected. The refrigerant circuit (11) is filled with carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant. The refrigerant circuit (11) is provided with an oil supply pipe (17) and an oil return pipe (18).

冷媒回路（11）の構成について説明する。圧縮機（20）は、吐出管（26）が第１四方切換弁（12）の第１のポートに接続され、吸入管（25）が第１四方切換弁（12）の第２のポートに接続されている。膨張機（30）は、流出管（36）が第２四方切換弁（13）の第１のポートに接続され、流入管（35）が第２四方切換弁（13）の第２のポートに接続されている。室外熱交換器（14）は、ガス側端が第１四方切換弁（12）の第３のポートに接続され、液側端が第２四方切換弁（13）の第４のポートに接続されている。室内熱交換器（15）は、液側端が第２四方切換弁（13）の第３のポートに接続され、ガス側端が第１四方切換弁（12）の第４のポートに接続されている。   The configuration of the refrigerant circuit (11) will be described. In the compressor (20), the discharge pipe (26) is connected to the first port of the first four-way switching valve (12), and the suction pipe (25) is connected to the second port of the first four-way switching valve (12). It is connected. The expander (30) has an outflow pipe (36) connected to the first port of the second four-way switching valve (13) and an inflow pipe (35) connected to the second port of the second four-way switching valve (13). It is connected. The outdoor heat exchanger (14) has a gas side end connected to the third port of the first four-way switching valve (12) and a liquid side end connected to the fourth port of the second four-way switching valve (13). ing. The indoor heat exchanger (15) has a liquid side end connected to the third port of the second four-way switching valve (13) and a gas side end connected to the fourth port of the first four-way switching valve (12). ing.

室外熱交換器（14）は、冷媒を室外空気と熱交換させるための空気熱交換器である。室内熱交換器（15）は、冷媒を室内空気と熱交換させるための空気熱交換器である。第１四方切換弁（12）と第２四方切換弁（13）は、それぞれ、第１のポートと第３のポートが連通し且つ第２のポートと第４のポートが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが連通し且つ第２のポートと第３のポートが連通する第２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。   The outdoor heat exchanger (14) is an air heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and outdoor air. The indoor heat exchanger (15) is an air heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and room air. The first four-way switching valve (12) and the second four-way switching valve (13) are respectively in a first state in which the first port and the third port communicate with each other and the second port and the fourth port communicate with each other. 1 (state shown by a solid line in FIG. 1) and a second state (state shown by a broken line in FIG. 1) in which the first port communicates with the fourth port and the second port communicates with the third port. It is comprised so that it may replace.

圧縮機（20）は、いわゆる高圧ドームタイプの全密閉型圧縮機である。この圧縮機（20）は、起立した円筒形に形成された圧縮機ケーシング（24）を備えている。圧縮機ケーシング（24）の内部には、圧縮機構（21）と電動機（23）と駆動軸（22）とが収容されている。圧縮機構（21）は、いわゆるロータリ式流体機械を構成している。圧縮機ケーシング（24）内では、圧縮機構（21）の上方に電動機（23）が配置されている。駆動軸（22）は、上下方向へ延びる姿勢で配置され、圧縮機構（21）と電動機（23）を連結している。   The compressor (20) is a so-called high pressure dome type hermetic compressor. The compressor (20) includes a compressor casing (24) formed in an upright cylindrical shape. A compressor mechanism (21), an electric motor (23), and a drive shaft (22) are accommodated in the compressor casing (24). The compression mechanism (21) constitutes a so-called rotary fluid machine. In the compressor casing (24), the electric motor (23) is disposed above the compression mechanism (21). The drive shaft (22) is arranged in a posture extending in the vertical direction, and connects the compression mechanism (21) and the electric motor (23).

圧縮機ケーシング（24）には、吸入管（25）と吐出管（26）が設けられている。吸入管（25）は、圧縮機ケーシング（24）の胴部の下端付近を貫通しており、その終端が圧縮機構（21）へ直に接続されている。吐出管（26）は、圧縮機ケーシング（24）の頂部を貫通しており、その始端が圧縮機ケーシング（24）内における電動機（23）の上側の空間に開口している。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。   The compressor casing (24) is provided with a suction pipe (25) and a discharge pipe (26). The suction pipe (25) passes through the vicinity of the lower end of the body of the compressor casing (24), and its end is directly connected to the compression mechanism (21). The discharge pipe (26) passes through the top of the compressor casing (24), and the start end thereof opens into the space above the electric motor (23) in the compressor casing (24). The compression mechanism (21) compresses the refrigerant sucked from the suction pipe (25) and discharges it into the compressor casing (24).

圧縮機ケーシング（24）の底部には、潤滑油としての冷凍機油が貯留されている。本実施形態では、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）が冷凍機油として用いられる。駆動軸（22）の内部には、図示しないが、その軸方向へ延びる油通路が形成されている。この給油通路（61c）は、駆動軸（22）の下端に開口している。駆動軸（22）の下端は、油溜まり（27）に浸かった状態となっている。圧縮機ケーシング（24）内の冷凍機油は、駆動軸（22）の給油通路（61c）を通じて圧縮機構（21）へ供給される。   Refrigerating machine oil as lubricating oil is stored at the bottom of the compressor casing (24). In this embodiment, polyalkylene glycol (PAG) is used as the refrigerating machine oil. Although not shown, an oil passage extending in the axial direction is formed inside the drive shaft (22). The oil supply passage (61c) opens at the lower end of the drive shaft (22). The lower end of the drive shaft (22) is immersed in the oil sump (27). The refrigerating machine oil in the compressor casing (24) is supplied to the compression mechanism (21) through the oil supply passage (61c) of the drive shaft (22).

膨張機（30）は、起立した円筒形に形成された膨張機ケーシング（34）を備えている。膨張機ケーシング（34）の内部には、膨張機構（31）と発電機（33）とが収容されている。膨張機構（31）は、それぞれがロータリ式流体機械を構成する二つのロータリ機構部（70,80）を備えている。膨張機構（31）の詳細は後述する。膨張機ケーシング（34）内では、膨張機構（31）の上方に発電機（33）が配置されている。膨張機構（31）の出力軸（40）は、上下方向へ延びる姿勢となっており、その上部に発電機（33）が連結されている。   The expander (30) includes an expander casing (34) formed in an upright cylindrical shape. An expansion mechanism (31) and a generator (33) are accommodated in the expander casing (34). The expansion mechanism (31) includes two rotary mechanism parts (70, 80) each constituting a rotary fluid machine. Details of the expansion mechanism (31) will be described later. In the expander casing (34), the generator (33) is disposed above the expansion mechanism (31). The output shaft (40) of the expansion mechanism (31) has a posture extending in the vertical direction, and the generator (33) is connected to the upper portion thereof.

膨張機ケーシング（34）には、流入管（35）と流出管（36）が設けられている。流入管（35）と流出管（36）は、何れも膨張機ケーシング（34）の胴部の下部を貫通している。流入管（35）は、その終端が膨張機構（31）へ直に接続されている。流出管（36）は、その始端が膨張機構（31）へ直に接続されている。膨張機構（31）は、流入管（35）を通って流入した冷媒が膨張し、膨張後の冷媒が流出管（36）へ流出してゆく。つまり、膨張機（30）を通過する冷媒は、膨張機ケーシング（34）の内部空間へは流れ込まずに膨張機構（31）だけを通過する。また、膨張機ケーシング（34）には、給油管（37）が設けられている。給油管（37）は、膨張機ケーシング（34）の胴部を貫通し、その終端が膨張機構（31）へ直に接続されている。   The expander casing (34) is provided with an inflow pipe (35) and an outflow pipe (36). Both the inflow pipe (35) and the outflow pipe (36) penetrate the lower part of the trunk of the expander casing (34). The end of the inflow pipe (35) is directly connected to the expansion mechanism (31). The starting end of the outflow pipe (36) is directly connected to the expansion mechanism (31). In the expansion mechanism (31), the refrigerant flowing in through the inflow pipe (35) expands, and the expanded refrigerant flows out to the outflow pipe (36). That is, the refrigerant passing through the expander (30) does not flow into the internal space of the expander casing (34) but passes only through the expansion mechanism (31). The expander casing (34) is provided with an oil supply pipe (37). The oil supply pipe (37) penetrates the trunk of the expander casing (34), and its end is directly connected to the expansion mechanism (31).

給油用配管（17）は、始端が圧縮機（20）に接続され、終端が膨張機（30）の給油管（37）に接続されている。給油用配管（17）の始端部は、圧縮機ケーシング（24）の底部を貫通し、圧縮機ケーシング（24）の内部空間に開口している。この給油用配管（17）の始端部は、圧縮機ケーシング（24）の底に溜まった冷凍機油に浸かった状態となっており、駆動軸（22）の下端と概ね同じ高さに開口している。一方、給油用配管（17）の終端部は、給油管（37）を介して膨張機ケーシング（34）内の膨張機構（31）に直に接続されている。圧縮機ケーシング（24）の底に溜まった冷凍機油は、給油用配管（17）を通って膨張機構（31）へ供給される。   The oil supply pipe (17) has a start end connected to the compressor (20) and an end connected to the oil supply pipe (37) of the expander (30). The starting end of the oil supply pipe (17) passes through the bottom of the compressor casing (24) and opens into the internal space of the compressor casing (24). The starting end of the oil supply pipe (17) is immersed in the refrigeration oil accumulated at the bottom of the compressor casing (24), and is open to the same height as the lower end of the drive shaft (22). Yes. On the other hand, the terminal portion of the oil supply pipe (17) is directly connected to the expansion mechanism (31) in the expander casing (34) via the oil supply pipe (37). The refrigerating machine oil accumulated at the bottom of the compressor casing (24) is supplied to the expansion mechanism (31) through the oil supply pipe (17).

油戻し用配管（18）は、始端が膨張機（30）に接続され、終端が圧縮機（20）の吸入管（25）と第１四方切換弁（12）を繋ぐ配管に接続されている。油戻し用配管（18）の始端部は、膨張機ケーシング（34）の底部を貫通し、膨張機ケーシング（34）の内部空間に開口している。   The oil return pipe (18) has a start end connected to the expander (30) and a terminal end connected to a pipe connecting the suction pipe (25) of the compressor (20) and the first four-way switching valve (12). . The starting end of the oil return pipe (18) passes through the bottom of the expander casing (34) and opens into the internal space of the expander casing (34).

〈膨張機の構成〉
膨張機（30）の構成について説明する。ここでは、膨張機構（31）の構成について、図２〜図４を参照しながら詳細に説明する。 <Configuration of expander>
The configuration of the expander (30) will be described. Here, the configuration of the expansion mechanism (31) will be described in detail with reference to FIGS.

図２に示すように、膨張機構（31）の出力軸（40）は、その下端部に２つの偏心部（42,43）が形成されている。２つの偏心部（42,43）は、主軸部（41）よりも大径に形成されており、上側のものが第１偏心部（42）を、下側のものが第２偏心部（43）をそれぞれ構成している。第１偏心部（42）と第２偏心部（43）とは、何れも同じ方向へ偏心している。第２偏心部（43）の外径は、第１偏心部（42）の外径よりも大きい。主軸部（41）の軸心に対する偏心量は、第２偏心部（43）の方が第１偏心部（42）よりも大きい。   As shown in FIG. 2, the output shaft (40) of the expansion mechanism (31) has two eccentric portions (42, 43) formed at the lower end thereof. The two eccentric portions (42, 43) are formed to have a larger diameter than the main shaft portion (41), the upper one being the first eccentric portion (42) and the lower one being the second eccentric portion (43 ) Respectively. The first eccentric part (42) and the second eccentric part (43) are both eccentric in the same direction. The outer diameter of the second eccentric part (43) is larger than the outer diameter of the first eccentric part (42). The amount of eccentricity of the main shaft portion (41) with respect to the shaft center is larger in the second eccentric portion (43) than in the first eccentric portion (42).

出力軸（40）には、軸内油通路（90）が形成されている。軸内油通路（90）は、冷凍機油を流すための通路であって、主通路（94）と、第１導出通路（91）と、第２導出通路（92）と、第３導出通路（93）と、導入通路（95）とを備えている。   An in-shaft oil passage (90) is formed in the output shaft (40). The in-shaft oil passage (90) is a passage through which the refrigeration oil flows, and includes a main passage (94), a first outlet passage (91), a second outlet passage (92), and a third outlet passage ( 93) and an introduction passage (95).

主通路（94）は、出力軸（40）のうち膨張機構（31）内に位置する部分に形成されており、主軸部（41）の軸心に沿って延びている。第１導出通路（91）、第２導出通路（92）、第３導出通路（93）、及び導入通路（95）は、それぞれの一端が主軸部（41）に接続している。   The main passage (94) is formed in a portion of the output shaft (40) located in the expansion mechanism (31) and extends along the axis of the main shaft portion (41). One end of each of the first outlet passage (91), the second outlet passage (92), the third outlet passage (93), and the introduction passage (95) is connected to the main shaft portion (41).

第１導出通路（91）は、出力軸（40）の第１偏心部（42）に形成されている。この第１導出通路（91）は、第１偏心部（42）の径方向へ延び、第１偏心部（42）の外周面に開口している。第２導出通路（92）は、出力軸（40）の第２偏心部（43）に形成されている。この第２導出通路（92）は、第２偏心部（43）の径方向へ延び、第２偏心部（43）の外周面に開口している。第３導出通路（93）は、主通路（94）における第２偏心部（43）のすぐ下側に形成されている。この第３導出通路（93）は、主通路（94）の径方向へ延び、主軸部（41）の外周面に開口している。導入通路（95）は、主軸部（41）における第１偏心部（42）のすぐ上側に形成されている。この導入通路（95）は、主軸部（41）の径方向へ延び、主通路（94）の外周面に開口している。   The first outlet passage (91) is formed in the first eccentric part (42) of the output shaft (40). The first lead-out passage (91) extends in the radial direction of the first eccentric portion (42) and opens on the outer peripheral surface of the first eccentric portion (42). The second outlet passage (92) is formed in the second eccentric part (43) of the output shaft (40). The second lead-out passage (92) extends in the radial direction of the second eccentric portion (43) and opens on the outer peripheral surface of the second eccentric portion (43). The third outlet passage (93) is formed immediately below the second eccentric portion (43) in the main passage (94). The third lead-out passage (93) extends in the radial direction of the main passage (94) and opens on the outer peripheral surface of the main shaft portion (41). The introduction passage (95) is formed immediately above the first eccentric part (42) in the main shaft part (41). The introduction passage (95) extends in the radial direction of the main shaft portion (41) and opens on the outer peripheral surface of the main passage (94).

詳しくは後述するが、膨張機構（31）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ式流体機械で構成されたロータリ機構部（70,80）を二つ備えている。この膨張機構（31）には、対になったシリンダ（71,81）及びピストン（75,85）が二組設けられている。また、膨張機構（31）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。   As will be described in detail later, the expansion mechanism (31) includes two rotary mechanism portions (70, 80) each formed of a so-called oscillating piston type rotary fluid machine. The expansion mechanism (31) is provided with two pairs of cylinders (71, 81) and pistons (75, 85) as a pair. The expansion mechanism (31) includes a front head (61), an intermediate plate (63), and a rear head (62).

膨張機構（31）では、下から上へ向かって順に、リアヘッド（62）と、第２シリンダ（81）と、中間プレート（63）と、第１シリンダ（71）と、フロントヘッド（61）とが積み重なっている。第１シリンダ（71）は、その上側端面がフロントヘッド（61）により閉塞され、その下側端面が中間プレート（63）により閉塞されている。第２シリンダ（81）は、その上側端面が中間プレート（63）により閉塞され、その下側端面がリアヘッド（62）により閉塞されている。膨張機構（31）では、フロントヘッド（61）、中間プレート（63）、及びリアヘッド（62）が閉塞部材を構成している。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、第２シリンダ（81）の高さは第１シリンダ（71）の高さよりも高い。   In the expansion mechanism (31), the rear head (62), the second cylinder (81), the intermediate plate (63), the first cylinder (71), and the front head (61) are sequentially arranged from the bottom to the top. Are stacked. The first cylinder (71) has its upper end face closed by the front head (61) and its lower end face closed by the intermediate plate (63). The second cylinder (81) has its upper end face closed by the intermediate plate (63) and its lower end face closed by the rear head (62). In the expansion mechanism (31), the front head (61), the intermediate plate (63), and the rear head (62) constitute a closing member. The inner diameter of the second cylinder (81) is larger than the inner diameter of the first cylinder (71), and the height of the second cylinder (81) is higher than the height of the first cylinder (71).

出力軸（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）を貫通している。また、出力軸（40）は、その第１偏心部（42）が第１シリンダ（71）内に位置し、その第２偏心部（43）が第２シリンダ（81）内に位置している。   The output shaft (40) passes through the stacked front head (61), first cylinder (71), intermediate plate (63), and second cylinder (81). The output shaft (40) has a first eccentric portion (42) located in the first cylinder (71) and a second eccentric portion (43) located in the second cylinder (81). .

図３及び図４にも示すように、第１シリンダ（71）内には第１ピストン（75）が、第２シリンダ（81）内には第２ピストン（85）がそれぞれ設けられている。第１ピストン（75）と第２ピストン（85）は、それぞれが短い円筒状に形成されている。第１ピストン（75）の高さは第１シリンダ（71）の高さと概ね等しく、第２ピストン（85）の高さは第２ピストン（85）の高さと概ね等しい。また、第１ピストン（75）の内径は第１偏心部（42）の外径と、第２ピストン（85）の内径は第２偏心部（43）の外径とそれぞれ概ね等しい。第１ピストン（75）には第１偏心部（42）が、第２ピストン（85）には第２偏心部（43）がそれぞれ貫通している。   As shown in FIGS. 3 and 4, a first piston (75) is provided in the first cylinder (71), and a second piston (85) is provided in the second cylinder (81). The first piston (75) and the second piston (85) are each formed in a short cylindrical shape. The height of the first piston (75) is approximately equal to the height of the first cylinder (71), and the height of the second piston (85) is approximately equal to the height of the second piston (85). Further, the inner diameter of the first piston (75) is approximately equal to the outer diameter of the first eccentric part (42), and the inner diameter of the second piston (85) is substantially equal to the outer diameter of the second eccentric part (43). The first eccentric part (42) penetrates the first piston (75), and the second eccentric part (43) penetrates the second piston (85).

第２ピストン（85）は、上端面（85a）に凹溝（50）が形成され、下端面（85b）に凹部（52）が形成されている。また、第２ピストン（85）の凹部（61b）には、シールリング（45）が嵌め込まれている。これらの点については、後ほど詳しく説明する。   The second piston (85) has a groove (50) formed in the upper end surface (85a) and a recess (52) formed in the lower end surface (85b). Further, the seal ring (45) is fitted in the recess (61b) of the second piston (85). These points will be described in detail later.

第１ピストン（75）は、外周面が第１シリンダ（71）の内周面に、上端面（75a）がフロントヘッド（61）に、下端面（75b）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）内では、第１シリンダ（71）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、第２ピストン（85）は、外周面が第２シリンダ（81）の内周面に、上端面（85a）が中間プレート（63）に、下端面（85b）がリアヘッド（62）にそれぞれ摺接している。第２シリンダ（81）内には、第２シリンダ（81）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。   The first piston (75) has an outer peripheral surface that slides on the inner peripheral surface of the first cylinder (71), an upper end surface (75a) that slides on the front head (61), and a lower end surface (75b) that slides on the intermediate plate (63). It touches. In the first cylinder (71), a first fluid chamber (72) is formed between the inner peripheral surface of the first cylinder (71) and the outer peripheral surface of the first piston (75). On the other hand, the second piston (85) has an outer peripheral surface on the inner peripheral surface of the second cylinder (81), an upper end surface (85a) on the intermediate plate (63), and a lower end surface (85b) on the rear head (62). It is in sliding contact. A second fluid chamber (82) is formed in the second cylinder (81) between the inner peripheral surface of the second cylinder (81) and the outer peripheral surface of the second piston (85).

第１ピストン（75）及び第２ピストン（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。   One blade (76, 86) is integrally provided in each of the first piston (75) and the second piston (85). The blades (76, 86) are formed in a plate shape extending in the radial direction of the piston (75, 85), and protrude outward from the outer peripheral surface of the piston (75, 85). The blade (76) of the first piston (75) is in the bush hole (78) of the first cylinder (71), and the blade (86) of the second piston (85) is the bush hole (88) of the second cylinder (81). Are inserted respectively. The bush hole (78, 88) of each cylinder (71, 81) penetrates the cylinder (71, 81) in the thickness direction, and opens to the inner peripheral surface of the cylinder (71, 81).

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）と摺接し、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。   Each cylinder (71, 81) is provided with a pair of bushes (77, 87). Each bush (77, 87) is a small piece formed such that the inner surface is a flat surface and the outer surface is a circular arc surface. In each cylinder (71, 81), the pair of bushes (77, 87) are inserted into the bush holes (78, 88) and sandwich the blades (76, 86). Each bush (77, 87) has its inner side slidably in contact with the blade (76, 86) and its outer side slid with the cylinder (71, 81). The blade (76, 86) integral with the piston (75, 85) is supported by the cylinder (71, 81) via the bush (77, 87) and is rotatable with respect to the cylinder (71, 81). And you can move forward and backward.

第１シリンダ（71）内の第１流体室（72）は、第１ピストン（75）と一体の第１ブレード（76）によって仕切られており、図３，図４における第１ブレード（76）の左側が高圧側の第１高圧室（73）となり、その右側が低圧側の第１低圧室（74）となっている。第２シリンダ（81）内の第２流体室（82）は、第２ピストン（85）と一体の第２ブレード（86）によって仕切られており、図３，図４における第２ブレード（86）の左側が高圧側の第２高圧室（83）となり、その右側が低圧側の第２低圧室（84）となっている。   The first fluid chamber (72) in the first cylinder (71) is partitioned by a first blade (76) integral with the first piston (75), and the first blade (76) in FIGS. The left side is a first high pressure chamber (73) on the high pressure side, and the right side is a first low pressure chamber (74) on the low pressure side. The second fluid chamber (82) in the second cylinder (81) is partitioned by a second blade (86) integral with the second piston (85), and the second blade (86) in FIGS. The left side is a high pressure side second high pressure chamber (83), and the right side is a low pressure side second low pressure chamber (84).

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偏心部（42）と第２偏心部（43）とは、主軸部（41）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時期と、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時期とが、一致している。   The first cylinder (71) and the second cylinder (81) are arranged in a posture in which the positions of the bushes (77, 87) in the respective circumferential directions coincide. In other words, the arrangement angle of the second cylinder (81) with respect to the first cylinder (71) is 0 °. As described above, the first eccentric part (42) and the second eccentric part (43) are eccentric in the same direction with respect to the axis of the main shaft part (41). Therefore, the time when the first blade (76) is most retracted to the outside of the first cylinder (71) and the time when the second blade (86) is most retracted to the outside of the second cylinder (81). And are consistent.

第１シリンダ（71）には、流入ポート（67）が形成されている。流入ポート（67）は、第１シリンダ（71）の内周面のうち、図３，図４におけるブッシュ（77）のやや左側の箇所に開口している。流入ポート（67）は、第１高圧室（73）と連通可能となっている。図３，図４には図示しないが、流入ポート（67）には、流入管（35）が接続されている。   An inflow port (67) is formed in the first cylinder (71). The inflow port (67) opens at a position slightly on the left side of the bush (77) in FIGS. 3 and 4 in the inner peripheral surface of the first cylinder (71). The inflow port (67) can communicate with the first high pressure chamber (73). Although not shown in FIGS. 3 and 4, an inflow pipe (35) is connected to the inflow port (67).

第２シリンダ（81）には、流出ポート（68）が形成されている。流出ポート（68）は、第２シリンダ（81）の内周面のうち、図３，図４におけるブッシュ（87）のやや右側の箇所に開口している。流出ポート（68）は、第２低圧室（84）と連通可能となっている。図３，図４には図示しないが、流出ポート（68）には、流出管（36）が接続されている。   The second cylinder (81) has an outflow port (68). The outflow port (68) opens at a position slightly on the right side of the bush (87) in FIGS. 3 and 4 in the inner peripheral surface of the second cylinder (81). The outflow port (68) can communicate with the second low-pressure chamber (84). Although not shown in FIGS. 3 and 4, an outflow pipe (36) is connected to the outflow port (68).

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、図３,４における第１ブレード（76）の右側に連通路（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、図３,４における第２ブレード（86）の左側に連通路（64）の他端が開口している。そして、図２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。   A communication path (64) is formed in the intermediate plate (63). The communication path (64) penetrates the intermediate plate (63) in the thickness direction. On the surface of the intermediate plate (63) on the first cylinder (71) side, one end of the communication path (64) is opened on the right side of the first blade (76) in FIGS. On the surface of the intermediate plate (63) on the second cylinder (81) side, the other end of the communication path (64) is opened on the left side of the second blade (86) in FIGS. As shown in FIG. 2, the communication path (64) extends obliquely with respect to the thickness direction of the intermediate plate (63), and connects the first low pressure chamber (74) and the second high pressure chamber (83). Communicate with each other.

本実施形態の膨張機構（31）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、この膨張機構（31）では、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。中間プレート（63）は、第１シリンダ（71）の端部を閉塞する第１ロータリ機構部（70）の閉塞部材と、第２シリンダ（81）の端部を閉塞する第２ロータリ機構部（80）の閉塞部材とを兼ねている。   In the expansion mechanism (31) of the present embodiment, the first cylinder (71), the bush (77) provided there, the first piston (75), and the first blade (76) are provided in the first rotary. The mechanism part (70) is comprised. Further, in the expansion mechanism (31), the second cylinder (81), the bush (87) provided therein, the second piston (85), and the second blade (86) are provided in the second rotary mechanism. Part (80). The intermediate plate (63) includes a closing member for the first rotary mechanism (70) that closes the end of the first cylinder (71) and a second rotary mechanism (for closing the end of the second cylinder (81)). It also serves as a blocking member of 80).

上述したように、第２シリンダ（81）は、第１シリンダ（71）よりも内径が大きく、第１シリンダ（71）よりも高さが高い。このため、第２ロータリ機構部（80）に形成された第２流体室（82）の容積は、第１ロータリ機構部（70）に形成された第１流体室（72）の容積よりも大きい。従って、第２ロータリ機構部（80）の押しのけ容積は、第１ロータリ機構部（70）の押しのけ容積よりも大きい。   As described above, the second cylinder (81) has a larger inner diameter than the first cylinder (71) and a height higher than that of the first cylinder (71). For this reason, the volume of the second fluid chamber (82) formed in the second rotary mechanism (80) is larger than the volume of the first fluid chamber (72) formed in the first rotary mechanism (70). . Therefore, the displacement volume of the second rotary mechanism portion (80) is larger than the displacement volume of the first rotary mechanism portion (70).

また、膨張機構（31）では、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する。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）となる。   In the expansion mechanism (31), the first low-pressure chamber (74) of the first rotary mechanism (70) and the second high-pressure chamber (83) of the second rotary mechanism (80) are connected to the communication path (64). ) To communicate with each other. The first low pressure chamber (74), the communication path (64), and the second high pressure chamber (83) form one closed space, and this closed space becomes the expansion chamber (66).

図２に示すように、フロントヘッド（61）は、肉厚の平板状に形成された部分と、その部分の中央部から上方へ突出した筒状の部分とによって構成されている。フロントヘッド（61）の中央部には貫通孔（61a）が形成されており、この貫通孔（61a）に出力軸（40）の主軸部（41）が挿入されている。フロントヘッド（61）は、出力軸（40）の主軸部（41）を回転自在に支持する滑り軸受を構成している。   As shown in FIG. 2, the front head (61) is configured by a thick plate-shaped portion and a cylindrical portion protruding upward from the central portion of the portion. A through hole (61a) is formed at the center of the front head (61), and the main shaft portion (41) of the output shaft (40) is inserted into the through hole (61a). The front head (61) constitutes a sliding bearing that rotatably supports the main shaft portion (41) of the output shaft (40).

フロントヘッド（61）は、第１シリンダ（71）の上端部を覆う前面（即ち、図２における下面）に、凹部（61b）が形成されている。この凹部（61b）は、フロントヘッド（61）の前面における貫通孔（61a）の周縁部を全周に亘って掘り下げることによって形成された座ぐり状の窪みである。出力軸（40）の導入通路（95）は、この凹部（61b）に連通している。また、フロントヘッド（61）には、給油通路（61c）が形成されている。給油通路（61c）は、一端がフロントヘッド（61）の外周面に開口し、他端が凹部（61b）に連通している。給油通路（61c）の一端には、給油管（37）が接続されている。   The front head (61) has a recess (61b) formed on the front surface (that is, the lower surface in FIG. 2) covering the upper end of the first cylinder (71). The recess (61b) is a spot-like recess formed by digging down the peripheral edge of the through hole (61a) in the front surface of the front head (61) over the entire circumference. The introduction passage (95) of the output shaft (40) communicates with the recess (61b). Further, an oil supply passage (61c) is formed in the front head (61). One end of the oil supply passage (61c) opens in the outer peripheral surface of the front head (61), and the other end communicates with the recess (61b). An oil supply pipe (37) is connected to one end of the oil supply passage (61c).

リアヘッド（62）は、肉厚の平板状に形成された部分と、その部分の中央部から下方へ僅かに突出した筒状の部分とによって構成されている。リアヘッド（62）の中央部には貫通孔（61b）が形成されており、この貫通孔（61b）に出力軸（40）の主軸部（41）が挿入されている。リアヘッド（62）は、出力軸（40）の主軸部（41）を回転自在に支持する滑り軸受を構成している。   The rear head (62) is composed of a thick plate-shaped portion and a cylindrical portion that slightly protrudes downward from the central portion of the portion. A through hole (61b) is formed at the center of the rear head (62), and the main shaft portion (41) of the output shaft (40) is inserted into the through hole (61b). The rear head (62) constitutes a sliding bearing that rotatably supports the main shaft portion (41) of the output shaft (40).

リアヘッド（62）は、第２シリンダ（81）の下端部を覆う前面（即ち、図２における上面）に、凹部（62b）が形成されている。この凹部（62b）は、リアヘッド（62）の前面における貫通孔（61b）の周縁部を全周に亘って掘り下げることによって形成された座ぐり状の窪みである。出力軸（40）の第３導出通路（93）は、この凹部（62b）に連通している。   The rear head (62) has a recess (62b) formed on the front surface (that is, the upper surface in FIG. 2) covering the lower end of the second cylinder (81). The recess (62b) is a counterbore-shaped recess formed by digging the peripheral edge of the through hole (61b) in the front surface of the rear head (62) over the entire circumference. The third outlet passage (93) of the output shaft (40) communicates with the recess (62b).

図２に示すように、本実施形態の膨張機（30）では、二つのロータリ機構部（70,80）のうち下流側に位置する第２ロータリ機構部（80）だけに、シール部材であるシールリング（45）が設けられている。また、第２ロータリ機構部（80）では、一つのシールリング（45）が第２ピストン（85）に取り付けられている。この点について詳しく説明する。   As shown in FIG. 2, in the expander (30) of the present embodiment, only the second rotary mechanism portion (80) located on the downstream side of the two rotary mechanism portions (70, 80) is a seal member. A seal ring (45) is provided. In the second rotary mechanism (80), one seal ring (45) is attached to the second piston (85). This point will be described in detail.

図５〜図７に示すように、第２ピストン（85）には、凹溝（50）と凹部（52）とが形成されている。凹溝（50）は、第２ピストン（85）の上端面（85a）（即ち、中間プレート（63）と対向する端面）の全周に亘って形成された環状の溝であって、第２ピストン（85）の上端面（85a）に開口している。一方、凹部（52）は、第２ピストン（85）の下端面（85b）（即ち、リアヘッド（62）と対向する端面）の内周縁部を全周に亘って掘り下げることによって形成された座ぐり状の窪みである。凹部（52）の外径φＤoは、凹溝（50）の外径φＤo'よりも小さく、凹溝（50）の内径φＤi'よりも大きい。なお、凹部（52）の外径φＤoを凹溝（50）の内径φＤi'よりも小さくするのが望ましい場合もあり得る。   As shown in FIGS. 5 to 7, the second piston (85) is formed with a concave groove (50) and a concave portion (52). The concave groove (50) is an annular groove formed over the entire circumference of the upper end surface (85a) of the second piston (85) (that is, the end surface facing the intermediate plate (63)). It opens to the upper end surface (85a) of the piston (85). On the other hand, the recess (52) is a counterbore formed by digging the inner peripheral edge of the lower end surface (85b) of the second piston (85) (that is, the end surface facing the rear head (62)) over the entire circumference. It is a hollow of shape. The outer diameter φDo of the concave portion (52) is smaller than the outer diameter φDo ′ of the concave groove (50) and larger than the inner diameter φDi ′ of the concave groove (50). It may be desirable to make the outer diameter φDo of the concave portion (52) smaller than the inner diameter φDi ′ of the concave groove (50).

図８に示すように、シールリング（45）は、断面が矩形の環状に形成された樹脂製の部材である。図９にも示すように、シールリング（45）は、周方向の一箇所で分断されている。シールリング（45）は、一方の端部に第１の合い口部（46a）が形成され、他方の端部に第２の合い口部（46b）が形成されている。これらの合い口部（46a,46b）は、シールリング（45）の直径が変化してもシール機能が確保されるように、互いに重なり合っている。   As shown in FIG. 8, the seal ring (45) is a resin member formed in an annular shape having a rectangular cross section. As shown in FIG. 9, the seal ring (45) is divided at one place in the circumferential direction. The seal ring (45) has a first connection part (46a) formed at one end and a second connection part (46b) formed at the other end. These abutment portions (46a, 46b) overlap each other so as to ensure a sealing function even if the diameter of the seal ring (45) changes.

図１０に示すように、シールリング（45）は、ウェーブワッシャ（48）と共に第２ピストン（85）の凹溝（50）に嵌め込まれている。ウェーブワッシャ（48）は、波打った金属板からなる環状の部材である。シールリング（45）は、その下面が凹溝（50）の底面（51）と密着しないように、ウェーブワッシャ（48）の上に配置されている。また、シールリング（45）の径方向の幅は、凹溝（50）の径方向の幅よりも狭い。なお、図２では、ウェーブワッシャ（48）の図示を省略している。   As shown in FIG. 10, the seal ring (45) is fitted in the concave groove (50) of the second piston (85) together with the wave washer (48). The wave washer (48) is an annular member made of a corrugated metal plate. The seal ring (45) is disposed on the wave washer (48) so that the lower surface thereof does not adhere to the bottom surface (51) of the concave groove (50). The radial width of the seal ring (45) is narrower than the radial width of the concave groove (50). In FIG. 2, the wave washer (48) is not shown.

−運転動作−
上記空調機の動作について説明する。 -Driving action-
The operation of the air conditioner will be described.

〈冷房運転〉
冷房運転時には、第１四方切換弁（12）及び第２四方切換弁（13）が第１状態（図１に実線で示す状態）に設定され、冷媒回路（11）で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。この冷媒回路（11）で行われる冷凍サイクルは、その高圧が冷媒である二酸化炭素の臨界圧力よりも高い値に設定されている。 <Cooling operation>
During the cooling operation, the first four-way switching valve (12) and the second four-way switching valve (13) are set to the first state (the state indicated by the solid line in FIG. 1), and the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (11). A compression refrigeration cycle is performed. In the refrigeration cycle performed in the refrigerant circuit (11), the high pressure is set to a value higher than the critical pressure of carbon dioxide as a refrigerant.

圧縮機（20）では、電動機（23）によって圧縮機構（21）が回転駆動される。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。圧縮機ケーシング（24）内の高圧冷媒は、吐出管（26）を通って圧縮機（20）から吐出される。圧縮機（20）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（14）へ送られて室外空気へ放熱する。室外熱交換器（14）で放熱した高圧冷媒は、膨張機（30）へ流入する。   In the compressor (20), the compression mechanism (21) is rotationally driven by the electric motor (23). The compression mechanism (21) compresses the refrigerant sucked from the suction pipe (25) and discharges it into the compressor casing (24). The high-pressure refrigerant in the compressor casing (24) is discharged from the compressor (20) through the discharge pipe (26). The refrigerant discharged from the compressor (20) is sent to the outdoor heat exchanger (14) to radiate heat to the outdoor air. The high-pressure refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger (14) flows into the expander (30).

膨張機（30）では、流入管（35）を通って膨張機構（31）へ流入した高圧冷媒が膨張し、それによって発電機（33）が回転駆動される。発電機（33）で発生した電力は、圧縮機（20）の電動機（23）へ供給される。膨張機構（31）で膨張した冷媒は、流出管（36）を通って膨張機（30）から送り出される。膨張機（30）から送出された冷媒は、室内熱交換器（15）へ送られる。室内熱交換器（15）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（15）から出た低圧冷媒は、圧縮機（20）の吸入管（25）へ流入する。   In the expander (30), the high-pressure refrigerant that has flowed into the expansion mechanism (31) through the inflow pipe (35) expands, and thereby the generator (33) is rotationally driven. The electric power generated by the generator (33) is supplied to the electric motor (23) of the compressor (20). The refrigerant expanded by the expansion mechanism (31) is sent out from the expander (30) through the outflow pipe (36). The refrigerant sent from the expander (30) is sent to the indoor heat exchanger (15). In the indoor heat exchanger (15), the refrigerant that has flowed in absorbs heat from the room air and evaporates, thereby cooling the room air. The low-pressure refrigerant discharged from the indoor heat exchanger (15) flows into the suction pipe (25) of the compressor (20).

〈暖房運転〉
暖房運転時には、第１四方切換弁（12）及び第２四方切換弁（13）が第２状態（図１に破線で示す状態）に設定され、冷媒回路（11）で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。冷房運転時と同様に、この冷媒回路（11）で行われる冷凍サイクルは、その高圧が冷媒である二酸化炭素の臨界圧力よりも高い値に設定されている。 <Heating operation>
During the heating operation, the first four-way switching valve (12) and the second four-way switching valve (13) are set to the second state (the state indicated by the broken line in FIG. 1), and the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (11) to generate steam. A compression refrigeration cycle is performed. As in the cooling operation, the refrigeration cycle performed in the refrigerant circuit (11) has a high pressure set to a value higher than the critical pressure of carbon dioxide, which is a refrigerant.

圧縮機（20）では、電動機（23）によって圧縮機構（21）が回転駆動される。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。圧縮機ケーシング（24）内の高圧冷媒は、吐出管（26）を通って圧縮機（20）から吐出される。圧縮機（20）から吐出された冷媒は、室内熱交換器（15）へ送られる。室内熱交換器（15）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（15）で放熱した高圧冷媒は、膨張機（30）へ流入する。   In the compressor (20), the compression mechanism (21) is rotationally driven by the electric motor (23). The compression mechanism (21) compresses the refrigerant sucked from the suction pipe (25) and discharges it into the compressor casing (24). The high-pressure refrigerant in the compressor casing (24) is discharged from the compressor (20) through the discharge pipe (26). The refrigerant discharged from the compressor (20) is sent to the indoor heat exchanger (15). In the indoor heat exchanger (15), the refrigerant that has flowed in dissipates heat to the room air, and the room air is heated. The high-pressure refrigerant that has radiated heat from the indoor heat exchanger (15) flows into the expander (30).

膨張機（30）では、流入管（35）を通って膨張機構（31）へ流入した高圧冷媒が膨張し、それによって発電機（33）が回転駆動される。発電機（33）で発生した電力は、圧縮機（20）の電動機（23）へ供給される。膨張機構（31）で膨張した冷媒は、流出管（36）を通って膨張機（30）から送り出される。膨張機（30）から送出された冷媒は、室外熱交換器（14）へ送られる。室外熱交換器（14）では、流入した冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（14）から出た低圧冷媒は、圧縮機（20）の吸入管（25）へ流入する。   In the expander (30), the high-pressure refrigerant that has flowed into the expansion mechanism (31) through the inflow pipe (35) expands, and thereby the generator (33) is rotationally driven. The electric power generated by the generator (33) is supplied to the electric motor (23) of the compressor (20). The refrigerant expanded by the expansion mechanism (31) is sent out from the expander (30) through the outflow pipe (36). The refrigerant sent from the expander (30) is sent to the outdoor heat exchanger (14). In the outdoor heat exchanger (14), the refrigerant that has flowed in absorbs heat from the outdoor air and evaporates. The low-pressure refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger (14) flows into the suction pipe (25) of the compressor (20).

〈膨張機構の動作〉
膨張機構（31）の運転動作について、図４を参照しながら説明する。 <Operation of expansion mechanism>
The operation of the expansion mechanism (31) will be described with reference to FIG.

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°の状態から出力軸（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（67）の開口部を通過し、流入ポート（67）から第１高圧室（73）へ高圧冷媒が流入し始める。その後、出力軸（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、出力軸（40）の回転角が３６０°に達するまで続く。   A process in which the supercritical high-pressure refrigerant flows into the first high-pressure chamber (73) of the first rotary mechanism (70) will be described. When the output shaft (40) rotates slightly from the state where the rotation angle is 0 °, the contact position between the first piston (75) and the first cylinder (71) passes through the opening of the inflow port (67), and the inflow port The high-pressure refrigerant starts to flow from (67) into the first high-pressure chamber (73). Thereafter, as the rotation angle of the output shaft (40) gradually increases to 90 °, 180 °, and 270 °, the high-pressure refrigerant flows into the first high-pressure chamber (73). The inflow of the high-pressure refrigerant into the first high-pressure chamber (73) continues until the rotation angle of the output shaft (40) reaches 360 °.

膨張機構（31）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°の状態から出力軸（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、出力軸（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、出力軸（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出力軸（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。   A process in which the refrigerant expands in the expansion mechanism (31) will be described. When the output shaft (40) is slightly rotated from the state where the rotation angle is 0 °, the first low pressure chamber (74) and the second high pressure chamber (83) communicate with each other via the communication path (64), and the first low pressure chamber The refrigerant begins to flow from the chamber (74) into the second high pressure chamber (83). Thereafter, as the rotation angle of the output shaft (40) gradually increases to 90 °, 180 °, and 270 °, the volume of the first low pressure chamber (74) gradually decreases and the volume of the second high pressure chamber (83) gradually increases. As a result, the volume of the expansion chamber (66) gradually increases. This increase in the volume of the expansion chamber (66) continues until just before the rotation angle of the output shaft (40) reaches 360 °. The refrigerant in the expansion chamber (66) expands in the process of increasing the volume of the expansion chamber (66), and the output shaft (40) is rotationally driven by the expansion of the refrigerant. Thus, the refrigerant in the first low pressure chamber (74) flows through the communication passage (64) while expanding into the second high pressure chamber (83).

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、出力軸（40）の回転角が０°の時点から流出ポート（68）に連通し始める。つまり、第２低圧室（84）から流出ポート（68）へと冷媒が流出し始める。その後、出力軸（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。   A process in which the refrigerant flows out from the second low pressure chamber (84) of the second rotary mechanism (80) will be described. The second low pressure chamber (84) starts to communicate with the outflow port (68) when the rotation angle of the output shaft (40) is 0 °. That is, the refrigerant begins to flow out from the second low pressure chamber (84) to the outflow port (68). Thereafter, the rotation angle of the output shaft (40) gradually increases to 90 °, 180 °, and 270 ° and expands from the second low pressure chamber (84) until the rotation angle reaches 360 °. Later low pressure refrigerant flows out.

〈圧縮機構と膨張機構の潤滑〉
圧縮機（20）の圧縮機構（21）と、膨張機（30）の膨張機構（31）とには、圧縮機ケーシング（24）内に貯留された冷凍機油が供給される。圧縮機構（21）と膨張機構（31）とは、供給された冷凍機油によって潤滑される。 <Lubrication of compression mechanism and expansion mechanism>
Refrigerating machine oil stored in the compressor casing (24) is supplied to the compression mechanism (21) of the compressor (20) and the expansion mechanism (31) of the expander (30). The compression mechanism (21) and the expansion mechanism (31) are lubricated by the supplied refrigeration oil.

圧縮機（20）では、圧縮機ケーシング（24）の内圧が、圧縮機構（21）から吐出された冷媒の圧力とほぼ同じになっている。このため、圧縮機ケーシング（24）の底に溜まった冷凍機油の圧力も、圧縮機構（21）から吐出された冷媒の圧力とほぼ同じになっている。一方、圧縮機構（21）は、吸入管（25）から低圧冷媒を吸入する。従って、圧縮機構（21）には、圧縮機ケーシング（24）の内圧よりも低圧となる部分が存在する。このため、圧縮機ケーシング（24）の底に溜まった冷凍機油は、駆動軸（22）内の油通路を通って圧縮機構（21）へ流入し、圧縮機構（21）の潤滑に利用される。圧縮機構（21）へ供給された冷凍機油は、圧縮された冷媒と共に圧縮機ケーシング（24）内へ吐出され、再び圧縮機ケーシング（24）の底部へ戻ってくる。   In the compressor (20), the internal pressure of the compressor casing (24) is substantially the same as the pressure of the refrigerant discharged from the compression mechanism (21). For this reason, the pressure of the refrigerating machine oil accumulated at the bottom of the compressor casing (24) is also substantially the same as the pressure of the refrigerant discharged from the compression mechanism (21). On the other hand, the compression mechanism (21) sucks the low-pressure refrigerant from the suction pipe (25). Therefore, the compression mechanism (21) has a portion that is lower than the internal pressure of the compressor casing (24). For this reason, the refrigeration oil collected at the bottom of the compressor casing (24) flows into the compression mechanism (21) through the oil passage in the drive shaft (22) and is used for lubrication of the compression mechanism (21). . The refrigeration oil supplied to the compression mechanism (21) is discharged into the compressor casing (24) together with the compressed refrigerant, and returns to the bottom of the compressor casing (24) again.

冷媒回路（11）を循環する冷媒の圧力は、圧縮機（20）から膨張機（30）へ至るまでの間に幾分低下する。このため、膨張機構（31）を通過する冷媒の圧力は、必然的に圧縮機ケーシング（24）の内圧よりも低くなる。また、膨張機構（31）に形成された流体室（72,82）では冷媒が膨張するため、膨張機構（31）内には膨張機構（31）へ流入する冷媒よりも更に低圧の部分が必ず存在する。このため、圧縮機ケーシング（24）の底に溜まった冷凍機油は、給油用配管（17）を通って膨張機構（31）へ流入する。   The pressure of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (11) is somewhat reduced from the compressor (20) to the expander (30). For this reason, the pressure of the refrigerant passing through the expansion mechanism (31) is necessarily lower than the internal pressure of the compressor casing (24). In addition, since the refrigerant expands in the fluid chambers (72, 82) formed in the expansion mechanism (31), there is always a lower pressure portion in the expansion mechanism (31) than the refrigerant flowing into the expansion mechanism (31). Exists. For this reason, the refrigeration oil collected at the bottom of the compressor casing (24) flows into the expansion mechanism (31) through the oil supply pipe (17).

図２に示すように、給油用配管（17）から膨張機構（31）へ供給された冷凍機油は、給油管（37）を通ってフロントヘッド（61）の給油通路（61c）へ流入する。給油通路（61c）から凹部（61b）へ流入した冷凍機油は、その一部が滑り軸受を構成するフロントヘッド（61）と主軸部（41）の隙間へ流入し、残りが軸内油通路（90）へ流入する。   As shown in FIG. 2, the refrigeration oil supplied from the oil supply pipe (17) to the expansion mechanism (31) flows into the oil supply passage (61c) of the front head (61) through the oil supply pipe (37). A part of the refrigerating machine oil that has flowed into the recess (61b) from the oil supply passage (61c) flows into the gap between the front head (61) and the main shaft portion (41) constituting the slide bearing, and the rest of the refrigerating machine oil ( 90).

軸内油通路（90）では、導入通路（95）を通って主通路（94）へ流入した冷凍機油が、第１導出通路（91）と、第２導出通路（92）と、第３導出通路（93）とに分かれて流入する。第１導出通路（91）へ流入した冷凍機油は、第１ロータリ機構部（70）の潤滑に利用される。第２導出通路（92）へ流入した冷凍機油は、第２ロータリ機構部（80）の潤滑に利用される。第３導出通路（93）へ流入した冷凍機油は、凹部（62b）へ流入し、その後に滑り軸受を構成するリアヘッド（62）と主軸部（41）の隙間へ流入する。   In the in-shaft oil passage (90), the refrigeration oil that has flowed into the main passage (94) through the introduction passage (95) flows into the first lead-out passage (91), the second lead-out passage (92), and the third lead-out. Divided into a passage (93). The refrigeration oil that has flowed into the first lead-out passage (91) is used for lubricating the first rotary mechanism (70). The refrigeration oil that has flowed into the second lead-out passage (92) is used for lubrication of the second rotary mechanism (80). The refrigeration oil that has flowed into the third lead-out passage (93) flows into the recess (62b), and then flows into the gap between the rear head (62) and the main shaft portion (41) constituting the slide bearing.

主軸部（41）とフロントヘッド（61）の隙間に流入した冷凍機油と、主軸部（41）とリアヘッド（62）の隙間に流入した冷凍機油とは、主軸部（41）の潤滑に利用され、その後に膨張機構（31）の外部へ流出して膨張機ケーシング（34）の底部に溜まる。膨張機ケーシング（34）の底部に溜まった冷凍機油は、油戻し用配管（18）を通って圧縮機（20）の吸入管（25）へ流入し、冷媒と共に圧縮機構（21）へ吸入される。   The refrigerating machine oil that flows into the gap between the main shaft part (41) and the front head (61) and the refrigerating machine oil that flows into the gap between the main shaft part (41) and the rear head (62) are used for lubricating the main shaft part (41). Then, it flows out of the expansion mechanism (31) and accumulates at the bottom of the expander casing (34). The refrigerating machine oil accumulated at the bottom of the expander casing (34) flows into the suction pipe (25) of the compressor (20) through the oil return pipe (18) and is sucked into the compression mechanism (21) together with the refrigerant. The

〈流体室へ流入する冷凍機油の量〉
上述したように、第１導出通路（91）へ流入した冷凍機油は、第１ロータリ機構部（70）の潤滑に利用される。具体的に、第１導出通路（91）の冷凍機油は、第１偏心部（42）と第１ピストン（75）の隙間へ流入する。また、冷凍機油は、第１ピストン（75）の上端面（75a）とフロントヘッド（61）の隙間と、第１ピストン（75）の下端面（75b）と中間プレート（63）の隙間にも流入する。 <Amount of refrigeration oil flowing into the fluid chamber>
As described above, the refrigeration oil flowing into the first lead-out passage (91) is used for lubrication of the first rotary mechanism (70). Specifically, the refrigerating machine oil in the first outlet passage (91) flows into the gap between the first eccentric portion (42) and the first piston (75). The refrigeration oil also flows into the gap between the upper end surface (75a) of the first piston (75) and the front head (61), and the gap between the lower end surface (75b) of the first piston (75) and the intermediate plate (63). Inflow.

ここで、第１シリンダ（71）内の第１高圧室（73）の圧力は、第１導出通路（91）の冷凍機油の圧力と同程度である。このため、フロントヘッド（61）及び中間プレート（63）と第１ピストン（75）の隙間を通って第１高圧室（73）へ流入する冷凍機油の量は、ほんの僅かである。また、出力軸（40）が回転するにつれて、第１シリンダ（71）内の第１低圧室（74）の圧力が低下してゆくが、それと同時に第１低圧室（74）の容積が縮小してゆく（図４を参照）。このため、フロントヘッド（61）及び中間プレート（63）と第１ピストン（75）の隙間を通って第１低圧室（74）へ流入する冷凍機油の量は、それ程多くない。   Here, the pressure of the first high pressure chamber (73) in the first cylinder (71) is approximately the same as the pressure of the refrigerating machine oil in the first outlet passage (91). For this reason, the amount of refrigerating machine oil flowing into the first high pressure chamber (73) through the gap between the front head (61) and the intermediate plate (63) and the first piston (75) is very small. Further, as the output shaft (40) rotates, the pressure in the first low pressure chamber (74) in the first cylinder (71) decreases, but at the same time, the volume of the first low pressure chamber (74) decreases. Go (see Figure 4). For this reason, the amount of the refrigerating machine oil flowing into the first low pressure chamber (74) through the gap between the front head (61) and the intermediate plate (63) and the first piston (75) is not so much.

上述したように、第２導出通路（92）へ流入した冷凍機油は、第２ロータリ機構部（80）の潤滑に利用される。具体的に、第２導出通路（92）の冷凍機油は、第２偏心部（43）と第２ピストン（85）の隙間へ流入する。また、冷凍機油は、第２ピストン（85）の上端面（85a）と中間プレート（63）の隙間と、凹溝（50）とに入り込む。また、冷凍機油は、凹部（52）と、第２ピストン（85）の下端面（85b）とリアヘッド（62）の隙間とに入り込む。   As described above, the refrigeration oil that has flowed into the second outlet passage (92) is used for lubrication of the second rotary mechanism (80). Specifically, the refrigerating machine oil in the second outlet passage (92) flows into the gap between the second eccentric portion (43) and the second piston (85). Further, the refrigeration oil enters the gap between the upper end surface (85a) of the second piston (85) and the intermediate plate (63) and the groove (50). The refrigeration oil enters the recess (52) and the gap between the lower end surface (85b) of the second piston (85) and the rear head (62).

ここで、出力軸（40）が回転するにつれて、第２シリンダ（81）内の第２高圧室（83）の圧力が低下してゆき、それと同時に第２高圧室（83）の容積が拡大してゆく（図４を参照）。また、第２低圧室（84）の圧力は、膨脹後の低圧冷媒の圧力と等しい。このため、シールリング（45）は、内周面に作用する圧力が外周面に作用する圧力よりも高くなる。その結果、シールリング（45）は、その直径が拡大するように変形し、その外周面が凹溝（50）の外周側の壁面に密着する（図１０を参照）。また、シールリング（45）の下面に冷凍機油の圧力が作用するため、シールリング（45）の上面が中間プレート（63）の下面に密着する（図１０を参照）。従って、第２ピストン（85）と中間プレート（63）の隙間がシールリング（45）によってシールされ、この隙間を通って第２高圧室（83）及び第２低圧室（84）へ流れ込む冷凍機油の量が抑えられる。   Here, as the output shaft (40) rotates, the pressure of the second high pressure chamber (83) in the second cylinder (81) decreases, and at the same time, the volume of the second high pressure chamber (83) increases. Go (see Figure 4). The pressure in the second low-pressure chamber (84) is equal to the pressure of the low-pressure refrigerant after expansion. For this reason, as for a seal ring (45), the pressure which acts on an inner peripheral surface becomes higher than the pressure which acts on an outer peripheral surface. As a result, the seal ring (45) is deformed so that its diameter increases, and its outer peripheral surface is in close contact with the outer peripheral wall surface of the concave groove (50) (see FIG. 10). Further, since the pressure of the refrigerating machine oil acts on the lower surface of the seal ring (45), the upper surface of the seal ring (45) is in close contact with the lower surface of the intermediate plate (63) (see FIG. 10). Accordingly, the gap between the second piston (85) and the intermediate plate (63) is sealed by the seal ring (45), and the refrigerating machine oil flows into the second high pressure chamber (83) and the second low pressure chamber (84) through this gap. The amount of is suppressed.

上述したように、第２ロータリ機構部（80）へ供給された冷凍機油は、第２ピストン（85）の上端面（85a）と中間プレート（63）の隙間と、凹溝（50）とに入り込む。このため、第２ピストン（85）は、凹溝（50）の底面（51）と、上端面（85a）のうち凹溝（50）よりも内側の部分とに、冷凍機油の圧力が作用する。凹溝（50）の底面（51）と、上端面（85a）のうち凹溝（50）よりも内側の部分とに冷凍機油の圧力が作用すると、第２ピストン（85）がリアヘッド（62）側へ押される。   As described above, the refrigerating machine oil supplied to the second rotary mechanism (80) flows into the gap between the upper end surface (85a) of the second piston (85) and the intermediate plate (63), and the concave groove (50). Get in. Therefore, in the second piston (85), the pressure of the refrigerating machine oil acts on the bottom surface (51) of the concave groove (50) and the portion of the upper end surface (85a) inside the concave groove (50). . When the pressure of the refrigerating machine oil acts on the bottom surface (51) of the concave groove (50) and the portion of the upper end surface (85a) inside the concave groove (50), the second piston (85) is moved to the rear head (62). Pushed to the side.

また、第２ロータリ機構部（80）へ供給された冷凍機油は、凹部（52）に入り込む。このため、第２ピストン（85）は、凹部（52）の底面（53）に冷凍機油の圧力が作用する。凹部（52）の底面（53）に冷凍機油の圧力が作用すると、第２ピストン（85）が中間プレート（63）側へ押される。つまり、第２ピストン（85）には、第２ピストン（85）をリアヘッド（62）側へ押す力を相殺する方向の力が作用する。   The refrigerating machine oil supplied to the second rotary mechanism (80) enters the recess (52). For this reason, as for the 2nd piston (85), the pressure of refrigerating machine oil acts on the bottom face (53) of a recessed part (52). When the pressure of the refrigeration oil acts on the bottom surface (53) of the recess (52), the second piston (85) is pushed toward the intermediate plate (63). That is, a force in a direction that cancels the force pushing the second piston (85) toward the rear head (62) acts on the second piston (85).

一方、凹部（52）の外径φＤoは、凹溝（50）の外径φＤo'よりも小さい（図７を参照）。つまり、凹溝（50）の底面（51）の面積Ａ１と、上端面（85a）のうち凹溝（50）よりも内側の部分の面積Ａ２の和Ａ３（＝Ａ１＋Ａ２）は、凹部（52）の底面（53）の面積Ａ４よりも大きくなる（Ａ４＜Ａ３）。このため、第２ピストン（85）をリアヘッド（62）側へ押す力が、第２ピストン（85）を中間プレート（63）側へ押す力よりも大きくなり、第２ピストン（85）がリアヘッド（62）に押し付けられる。その結果、第２ピストン（85）の下端面（85b）とリアヘッド（62）の隙間が狭くなり、この隙間を通って第２高圧室（83）及び第２低圧室（84）へ流れ込む冷凍機油の量が抑えられる。 On the other hand, the outer diameter φDo of the concave portion (52) is smaller than the outer diameter φDo ′ of the concave groove (50) (see FIG. 7). That is, grooves (50) and the area A 1 of the bottom surface (51) of the upper end surface (85a) the sum A 3 of the area A 2 of the inner portion than the concave groove (50) of the (= A 1 + A 2) It is larger than the area a 4 of the bottom surface (53) of the recess (52) (a 4 <a 3). Therefore, the force pushing the second piston (85) toward the rear head (62) is larger than the force pushing the second piston (85) toward the intermediate plate (63), and the second piston (85) is moved to the rear head ( 62). As a result, the gap between the lower end surface (85b) of the second piston (85) and the rear head (62) becomes narrower, and the refrigerating machine oil flows into the second high pressure chamber (83) and the second low pressure chamber (84) through this gap. The amount of is suppressed.

また、第２ピストン（85）をリアヘッド（62）側へ押す力が第２ピストン（85）を中間プレート（63）側へ押す力によって相殺される。このため、第２ピストン（85）の下端面（85b）に作用する面圧はそれ程高くならず、従って、第２ピストン（85）に作用する摩擦力が低く抑えられる。   Further, the force pushing the second piston (85) toward the rear head (62) is offset by the force pushing the second piston (85) toward the intermediate plate (63). For this reason, the surface pressure acting on the lower end surface (85b) of the second piston (85) is not so high, and therefore the frictional force acting on the second piston (85) is kept low.

ここで、中間プレート（63）は、上面に第１高圧室（73）の内圧が作用し、下面に第１低圧室（74）の内圧が作用する。上述したように、第１高圧室（73）には膨張前の高圧冷媒が存在し、第１低圧室（74）には膨脹後の低圧冷媒が存在する。このため、膨張機（30）の作動中は、中間プレート（63）が第２シリンダ（81）側へ膨らむように弾性変形する。   Here, the internal pressure of the first high pressure chamber (73) acts on the upper surface of the intermediate plate (63), and the internal pressure of the first low pressure chamber (74) acts on the lower surface. As described above, high-pressure refrigerant before expansion exists in the first high-pressure chamber (73), and low-pressure refrigerant after expansion exists in the first low-pressure chamber (74). For this reason, during operation of the expander (30), the intermediate plate (63) is elastically deformed so as to expand toward the second cylinder (81).

一方、上述したように、第２ピストン（85）は、リアヘッド（62）に軽く押し付けられている。このため、第２ピストン（85）と中間プレート（63）のクリアランスが確保され、膨張機（30）の作動中に中間プレート（63）が弾性変形しても、第２ピストン（85）が中間プレート（63）と接触することはない。また、第２ピストン（85）と中間プレート（63）の隙間は、シールリング（45）によってシールされている。このため、第２ピストン（85）と中間プレート（63）のクリアランスを充分に確保しつつ、第２ピストン（85）と中間プレート（63）の隙間を通って第２高圧室（83）及び第２低圧室（84）へ流れ込む冷凍機油の量が抑えられる。   On the other hand, as described above, the second piston (85) is lightly pressed against the rear head (62). Therefore, the clearance between the second piston (85) and the intermediate plate (63) is secured, and even if the intermediate plate (63) is elastically deformed during the operation of the expander (30), the second piston (85) is in the middle. There is no contact with the plate (63). The gap between the second piston (85) and the intermediate plate (63) is sealed by a seal ring (45). For this reason, the second high-pressure chamber (83) and the second high-pressure chamber (83) and the second plate (63) pass through the gap between the second piston (85) and the intermediate plate (63) while ensuring a sufficient clearance between the second piston (85) and the intermediate plate (63). 2 The amount of refrigerating machine oil flowing into the low pressure chamber (84) is suppressed.

−実施形態１の効果−
本実施形態の膨張機（30）では、第１ロータリ機構部（70）よりも押しのけ容積が大きい第２ロータリ機構部（80）（即ち、何の対策も講じなければ流体室（82）へ流入する冷凍機油の量が多くなるロータリ機構部（80））だけに、シールリング（45）が設けられる。このため、第２ロータリ機構部（80）では、中間プレート（63）又はリアヘッド（62）と第２ピストン（85）の隙間を通過する冷凍機油の量が減少する一方、第１ロータリ機構部（70）では、フロントヘッド（61）又は中間プレート（63）とシールリング（45）の摩擦に起因する損失が生じない。従って、本実施形態によれば、二つのロータリ機構部（70.80）が直列接続されたロータリ式膨張機（30）の運転効率の低下を抑えつつ、各ロータリ機構部（70.80）の流体室（72,82）へ流入する冷凍機油の量を削減できる。 -Effect of Embodiment 1-
In the expander (30) of the present embodiment, the second rotary mechanism portion (80) having a larger displacement volume than the first rotary mechanism portion (70) (that is, the flow into the fluid chamber (82) if no measures are taken). The seal ring (45) is provided only in the rotary mechanism (80) in which the amount of refrigerating machine oil to be increased is increased. For this reason, in the second rotary mechanism (80), the amount of refrigeration oil passing through the gap between the intermediate plate (63) or the rear head (62) and the second piston (85) is reduced, while the first rotary mechanism ( 70), there is no loss due to friction between the front head (61) or the intermediate plate (63) and the seal ring (45). Therefore, according to this embodiment, the fluid chamber (72 of each rotary mechanism part (70.80) is suppressed, suppressing the fall of the operating efficiency of the rotary expander (30) in which the two rotary mechanism parts (70.80) were connected in series. , 82) can reduce the amount of refrigeration oil flowing into.

上述したように、膨張機（30）の作動中には、中間プレート（63）が第２シリンダ（81）側へ膨らむように弾性変形する。そして、第２ピストン（85）と中間プレート（63）の接触を防ぐには両者のクリアランスを広くする必要があるため、何の対策も講じなければ、第２ピストン（85）と中間プレート（63）の隙間を通って第２流体室（82）へ流入する冷凍機油の量が過剰となるおそれがある。一方、第２ピストン（85）はリアヘッド（62）に軽く押し付けられているため、第２ピストン（85）とリアヘッド（62）のクリアランスは非常に狭く保たれる。このため、第２ピストン（85）はリアヘッド（62）の隙間を通過する冷凍機油の量は、シールリング（45）が無くても低く抑えられる。   As described above, during the operation of the expander (30), the intermediate plate (63) is elastically deformed so as to expand toward the second cylinder (81). In order to prevent contact between the second piston (85) and the intermediate plate (63), it is necessary to widen the clearance between the two pistons (85). If no measures are taken, the second piston (85) and the intermediate plate (63) ), The amount of refrigerating machine oil flowing into the second fluid chamber (82) through the gap may become excessive. On the other hand, since the second piston (85) is lightly pressed against the rear head (62), the clearance between the second piston (85) and the rear head (62) is kept very narrow. For this reason, the amount of the refrigerating machine oil passing through the gap between the rear head (62) of the second piston (85) can be kept low even without the seal ring (45).

これに対し、本実施形態の第２ロータリ機構部（80）では、膨張機（30）の作動中に弾性変形する中間プレート（63）側だけにシールリング（45）が設けられる。従って、本実施形態によれば、第２ピストン（85）と中間プレート（63）の隙間を通過する冷凍機油の量をシールリング（45）によって抑えつつ、シールリング（45）を第２ピストン（85）の片側だけに設けることによって、シールリング（45）の設置に起因する損失の増加を最小限に抑えることができる。   On the other hand, in the second rotary mechanism (80) of the present embodiment, the seal ring (45) is provided only on the side of the intermediate plate (63) that is elastically deformed during operation of the expander (30). Therefore, according to the present embodiment, the amount of refrigeration oil passing through the gap between the second piston (85) and the intermediate plate (63) is suppressed by the seal ring (45), and the seal ring (45) is By providing it only on one side of 85), it is possible to minimize the increase in loss due to the installation of the seal ring (45).

−実施形態１の変形例１−
本実施形態の第２ロータリ機構部（80）では、第２ピストン（85）の下端面（85b）に、シールリング（45）を嵌め込むための凹溝（50）が形成されていてもよい。本変形例の凹溝（50）は、第２ピストン（85）の下端面（85b）（即ち、リアヘッド（62）と対向する端面）の全周に亘って形成された環状の溝であって、第２ピストン（85）の下端面（85b）に開口している。この凹溝（50）に嵌め込まれたシールリング（45）は、リアヘッド（62）と摺接し、第２ピストン（85）の下端面（85b）とリアヘッド（62）の隙間をシールする。 -Modification 1 of Embodiment 1-
In the second rotary mechanism (80) of the present embodiment, a concave groove (50) for fitting the seal ring (45) may be formed in the lower end surface (85b) of the second piston (85). . The concave groove (50) of this modification is an annular groove formed over the entire circumference of the lower end surface (85b) of the second piston (85) (that is, the end surface facing the rear head (62)). The second piston (85) is open at the lower end surface (85b). The seal ring (45) fitted in the concave groove (50) is in sliding contact with the rear head (62) and seals the gap between the lower end surface (85b) of the second piston (85) and the rear head (62).

また、本変形例の第２ピストン（85）には、上端面（85a）に凹部（52）が形成されていてもよい。本変形例の凹部（52）は、第２ピストン（85）の上端面（85a）（即ち、中間プレート（63）と対向する端面）の内周縁部を全周に亘って掘り下げることによって形成された座ぐり状の窪みである。   Further, the second piston (85) of the present modification may have a recess (52) on the upper end surface (85a). The recess (52) of the present modification is formed by digging the inner peripheral edge of the upper end surface (85a) of the second piston (85) (that is, the end surface facing the intermediate plate (63)) over the entire circumference. A counterbore-shaped depression.

−実施形態１の変形例２−
本実施形態の第２ロータリ機構部（80）では、第２ピストン（85）ではなく中間プレート（63）にシールリング（45）が取り付けられていてもよい。 -Modification 2 of Embodiment 1
In the second rotary mechanism (80) of the present embodiment, the seal ring (45) may be attached to the intermediate plate (63) instead of the second piston (85).

図１１に示すように、本変形例の第２ロータリ機構部（80）では、中間プレート（63）の下面のうち第２ピストン（85）の上端面（85a）と摺接する部分に、凹溝（54）が形成される。この凹溝（54）は、中間プレート（63）の下面に開口する環状の溝である。なお、本実施形態においても、凹部（52）の外径は、凹溝（54）の外径よりも小さい。   As shown in FIG. 11, in the second rotary mechanism portion (80) of the present modification, a concave groove is formed in a portion of the lower surface of the intermediate plate (63) that is in sliding contact with the upper end surface (85a) of the second piston (85). (54) is formed. The concave groove (54) is an annular groove that opens on the lower surface of the intermediate plate (63). Also in the present embodiment, the outer diameter of the concave portion (52) is smaller than the outer diameter of the concave groove (54).

シールリング（45）は、ウェーブワッシャ（48）と共に、中間プレート（63）の凹溝（54）に嵌め込まれている。このシールリング（45）は、外周面が凹溝（54）の外周側の壁面と密着し、下面が第２ピストン（85）の上端面（85a）と密着することによって、第２ピストン（85）と中間プレート（63）の隙間をシールする。なお、図１１では、ウェーブワッシャ（48）の図示を省略している。   The seal ring (45) is fitted in the concave groove (54) of the intermediate plate (63) together with the wave washer (48). The seal ring (45) has an outer peripheral surface in close contact with the outer peripheral wall surface of the concave groove (54) and a lower surface in close contact with the upper end surface (85a) of the second piston (85). ) And the intermediate plate (63). In FIG. 11, the wave washer (48) is not shown.

−実施形態１の変形例３−
本実施形態の第２ロータリ機構部（80）では、第２ピストン（85）ではなくリアヘッド（62）にシールリング（45）が取り付けられていてもよい。 -Modification 3 of Embodiment 1-
In the second rotary mechanism (80) of the present embodiment, the seal ring (45) may be attached to the rear head (62) instead of the second piston (85).

本変形例の第２ロータリ機構部（80）では、リアヘッド（62）の下面のうち第２ピストン（85）の下端面（85b）と摺接する部分に、凹溝（54）が形成される。この凹溝（54）は、リアヘッド（62）の上面に開口する環状の溝である。なお、本変形例の第２ピストン（85）は、下端面（85b）に凹部（52）が形成されていない。つまり、第２ピストン（85）の下端面（85b）は、その全体が平坦面となっている。   In the second rotary mechanism (80) of the present modification, a concave groove (54) is formed in a portion of the lower surface of the rear head (62) that is in sliding contact with the lower end surface (85b) of the second piston (85). The concave groove (54) is an annular groove opened on the upper surface of the rear head (62). The second piston (85) of this modification has no recess (52) on the lower end surface (85b). That is, the whole lower end surface (85b) of the second piston (85) is a flat surface.

また、本変形例の第２ピストン（85）には、上端面（85a）に凹部（52）が形成されていてもよい。本変形例の凹部（52）は、第２ピストン（85）の上端面（85a）（即ち、中間プレート（63）と対向する端面）の内周縁部を全周に亘って掘り下げることによって形成された座ぐり状の窪みである。   Further, the second piston (85) of the present modification may have a recess (52) on the upper end surface (85a). The recess (52) of the present modification is formed by digging the inner peripheral edge of the upper end surface (85a) of the second piston (85) (that is, the end surface facing the intermediate plate (63)) over the entire circumference. A counterbore-shaped depression.

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、実施形態１の膨張機（30）において、膨張機構（31）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の膨張機構（31）について、実施形態１の膨張機構（31）と異なる点を説明する。 << Embodiment 2 of the Invention >>
A second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is obtained by changing the configuration of the expansion mechanism (31) in the expander (30) of the first embodiment. Here, the difference between the expansion mechanism (31) of the present embodiment and the expansion mechanism (31) of the first embodiment will be described.

図１２に示すように、本実施形態の膨張機構（31）には、二つのシールリング（45）が設けられている。具体的に、本実施形態の第２ピストン（85）は、凹部（52）が省略されると共に、上端面（85a）と下端面（85b）のそれぞれに凹溝（50）が一つずつ形成されている。各凹溝（50）には、シールリング（45）とウェーブワッシャ（48）とが、一つずつ嵌め込まれている。なお、図１２では、ウェーブワッシャ（48）の図示を省略している。   As shown in FIG. 12, the expansion mechanism (31) of the present embodiment is provided with two seal rings (45). Specifically, in the second piston (85) of the present embodiment, the concave portion (52) is omitted, and one concave groove (50) is formed on each of the upper end surface (85a) and the lower end surface (85b). Has been. A seal ring (45) and a wave washer (48) are fitted into each concave groove (50) one by one. In FIG. 12, the wave washer (48) is not shown.

第２ピストン（85）の上端面（85a）の凹溝（50）に嵌め込まれたシールリング（45）は、外周面がこの凹溝（50）の外周側の壁面と密着し、上面が中間プレート（63）と密着することによって、第２ピストン（85）と中間プレート（63）の隙間をシールする。一方、第２ピストン（85）の下端面（85b）の凹溝（50）に嵌め込まれたシールリング（45）は、外周面がこの凹溝（50）の外周側の壁面と密着し、上面が中間プレート（63）と密着することによって、第２ピストン（85）とリアヘッド（62）の隙間をシールする。   The seal ring (45) fitted in the concave groove (50) of the upper end surface (85a) of the second piston (85) has an outer peripheral surface that is in close contact with the outer peripheral wall surface of the concave groove (50), and an upper surface that is intermediate. By closely contacting the plate (63), the gap between the second piston (85) and the intermediate plate (63) is sealed. On the other hand, the seal ring (45) fitted in the concave groove (50) of the lower end surface (85b) of the second piston (85) has an outer peripheral surface that is in close contact with the outer peripheral wall surface of the concave groove (50). Closes the intermediate plate (63) to seal the gap between the second piston (85) and the rear head (62).

−実施形態２の変形例１−
本実施形態の第２ロータリ機構部（80）では、第２ピストン（85）ではなく中間プレート（63）及びリアヘッド（62）にシールリング（45）が取り付けられていてもよい。ここでは、本変形例の第２ロータリ機構部（80）について、図１２に示す第２ロータリ機構部（80）と異なる点を説明する。 -Modification 1 of Embodiment 2
In the second rotary mechanism (80) of the present embodiment, the seal ring (45) may be attached to the intermediate plate (63) and the rear head (62) instead of the second piston (85). Here, the difference between the second rotary mechanism (80) of the present modification and the second rotary mechanism (80) shown in FIG. 12 will be described.

図１３に示すように、中間プレート（63）とリアヘッド（62）には、凹溝（54）が一つずつ形成されている。中間プレート（63）では、下面のうち第２ピストン（85）の上端面（85a）と摺接する部分に凹溝（54）が形成される。中間プレート（63）の凹溝（54）は、中間プレート（63）の下面に開口する環状の溝である。リアヘッド（62）では、上面のうち第２ピストン（85）の下端面（85b）と摺接する部分に凹溝（54）が形成される。リアヘッド（62）の凹溝（54）は、リアヘッド（62）の上面に開口する環状の溝である。中間プレート（63）及びリアヘッド（62）の凹溝（54）には、シールリング（45）とウェーブワッシャ（48）とが、一つずつ嵌め込まれている。なお、図１３では、ウェーブワッシャ（48）の図示を省略している。   As shown in FIG. 13, one groove (54) is formed in each of the intermediate plate (63) and the rear head (62). In the intermediate plate (63), a concave groove (54) is formed in a portion of the lower surface in sliding contact with the upper end surface (85a) of the second piston (85). The concave groove (54) of the intermediate plate (63) is an annular groove that opens on the lower surface of the intermediate plate (63). In the rear head (62), a groove (54) is formed in a portion of the upper surface that is in sliding contact with the lower end surface (85b) of the second piston (85). The concave groove (54) of the rear head (62) is an annular groove opened on the upper surface of the rear head (62). A seal ring (45) and a wave washer (48) are fitted one by one in the concave groove (54) of the intermediate plate (63) and the rear head (62). In FIG. 13, the wave washer (48) is not shown.

中間プレート（63）の凹溝（54）に嵌め込まれたシールリング（45）は、外周面がこの凹溝（54）の外周側の壁面と密着し、下面が第２ピストン（85）の上端面（85a）と密着することによって、第２ピストン（85）と中間プレート（63）の隙間をシールする。一方、リアヘッド（62）の凹溝（54）に嵌め込まれたシールリング（45）は、外周面がこの凹溝（54）の外周側の壁面と密着し、上面が第２ピストン（85）の下端面（85b）と密着することによって、第２ピストン（85）とリアヘッド（62）の隙間をシールする。   The seal ring (45) fitted in the concave groove (54) of the intermediate plate (63) has an outer peripheral surface that is in close contact with the outer peripheral wall surface of the concave groove (54) and a lower surface that is above the second piston (85). By closely contacting the end face (85a), the gap between the second piston (85) and the intermediate plate (63) is sealed. On the other hand, the seal ring (45) fitted in the concave groove (54) of the rear head (62) has an outer peripheral surface in close contact with the outer peripheral wall surface of the concave groove (54), and an upper surface of the second piston (85). By closely contacting the lower end surface (85b), the gap between the second piston (85) and the rear head (62) is sealed.

−実施形態２の変形例２−
本実施形態の第２ロータリ機構部（80）では、第２ピストン（85）とリアヘッド（62）のそれぞれにシールリング（45）が取り付けられていてもよい。ここでは、本変形例の第２ロータリ機構部（80）について、図１２に示す第２ロータリ機構部（80）と異なる点を説明する。 -Modification 2 of Embodiment 2
In the second rotary mechanism (80) of the present embodiment, a seal ring (45) may be attached to each of the second piston (85) and the rear head (62). Here, the difference between the second rotary mechanism (80) of the present modification and the second rotary mechanism (80) shown in FIG. 12 will be described.

図１４に示すように、本変形例の第２ピストン（85）は、上端面（85a）だけに凹溝（50）が形成され、下端面（85b）に凹溝（50）は形成されない。図１２に示す第２ロータリ機構部（80）と同様に、第２ピストン（85）の上端面（85a）の凹溝（50）にはシールリング（45）とウェーブワッシャ（48）が嵌め込まれ、このシールリング（45）によって第２ピストン（85）と中間プレート（63）の隙間がシールされる。なお、図１４では、ウェーブワッシャ（48）の図示を省略している。   As shown in FIG. 14, the second piston (85) of the present modification has a concave groove (50) formed only on the upper end surface (85a), and no concave groove (50) formed on the lower end surface (85b). Similarly to the second rotary mechanism (80) shown in FIG. 12, the seal ring (45) and the wave washer (48) are fitted into the concave groove (50) of the upper end surface (85a) of the second piston (85). The gap between the second piston (85) and the intermediate plate (63) is sealed by the seal ring (45). In FIG. 14, the wave washer (48) is not shown.

リアヘッド（62）では、上面のうち第２ピストン（85）の下端面（85b）と摺接する部分に凹溝（54）が形成される。リアヘッド（62）の凹溝（54）は、リアヘッド（62）の上面に開口する環状の溝である。リアヘッド（62）の凹溝（54）には、シールリング（45）とウェーブワッシャ（48）とが、一つずつ嵌め込まれている。リアヘッド（62）の凹溝（54）に嵌め込まれたシールリング（45）は、外周面が凹溝（54）の外周側の壁面と密着し、上面が第２ピストン（85）の下端面（85b）と密着することによって、第２ピストン（85）とリアヘッド（62）の隙間をシールする。なお、図１４では、ウェーブワッシャ（48）の図示を省略している。   In the rear head (62), a groove (54) is formed in a portion of the upper surface that is in sliding contact with the lower end surface (85b) of the second piston (85). The concave groove (54) of the rear head (62) is an annular groove opened on the upper surface of the rear head (62). A seal ring (45) and a wave washer (48) are fitted one by one in the concave groove (54) of the rear head (62). The seal ring (45) fitted in the concave groove (54) of the rear head (62) has an outer peripheral surface that is in close contact with the outer peripheral wall surface of the concave groove (54), and an upper surface that is the lower end surface of the second piston (85) ( The gap between the second piston (85) and the rear head (62) is sealed by closely contacting with 85b). In FIG. 14, the wave washer (48) is not shown.

《その他の実施形態》
−第１変形例−
上記各実施形態とそれらの変形例では、シールリング（45）と金属リング（47）とがシール部材として第２ロータリ機構部（80）に設けられていてもよい。ここでは、本変形例を実施形態１の第２ロータリ機構部（80）に適用したものについて、図１５を参照しながら説明する。 << Other Embodiments >>
-First modification-
In each of the above embodiments and their modifications, the seal ring (45) and the metal ring (47) may be provided in the second rotary mechanism (80) as seal members. Here, what applied this modification to the 2nd rotary mechanism part (80) of Embodiment 1 is demonstrated, referring FIG.

金属リング（47）は、無端の環状に形成された金属製の部材である。金属リング（47）は、断面が矩形である。また、金属リング（47）は、外径が凹溝（50）の外径よりも小さく、内径が凹溝（50）の内径よりも大きい。第２ピストン（85）の凹溝（50）には、ウェーブワッシャ（48）とシールリング（45）と金属リング（47）とが、下から上に向かって順に重なり合った状態で嵌め込まれている。   The metal ring (47) is a metal member formed in an endless annular shape. The metal ring (47) has a rectangular cross section. The metal ring (47) has an outer diameter smaller than the outer diameter of the concave groove (50) and an inner diameter larger than the inner diameter of the concave groove (50). A wave washer (48), a seal ring (45), and a metal ring (47) are fitted into the concave groove (50) of the second piston (85) in an overlapping manner from bottom to top. .

膨張機（30）の作動中には、シールリング（45）の直径が拡大し、シールリング（45）の外周面が凹溝（50）の外周側の壁面と密着する。また、膨張機（30）の作動中には、シールリング（45）が冷凍機油の圧力を受けて上方へ押し上げられる。このため、シールリング（45）の上面が金属リング（47）の下面と密着し、金属リング（47）の上面が中間プレート（63）の下面と密着する。その結果、第２ピストン（85）と中間プレート（63）の隙間がシールリング（45）及び金属リング（47）によってシールされる。   During operation of the expander (30), the diameter of the seal ring (45) increases, and the outer peripheral surface of the seal ring (45) comes into close contact with the outer peripheral wall surface of the concave groove (50). Further, during the operation of the expander (30), the seal ring (45) is pushed upward under the pressure of the refrigerating machine oil. Therefore, the upper surface of the seal ring (45) is in close contact with the lower surface of the metal ring (47), and the upper surface of the metal ring (47) is in close contact with the lower surface of the intermediate plate (63). As a result, the gap between the second piston (85) and the intermediate plate (63) is sealed by the seal ring (45) and the metal ring (47).

−第２変形例−
上記各実施形態とそれらの変形例において、各ロータリ機構部（70,80）は、ローリングピストン型のロータリ式流体機械で構成されていてもよい。ここでは、本変形例を実施形態１の膨張機構（31）に適用したものについて、図１６を参照しながら説明する。 -Second modification-
In each of the above-described embodiments and their modifications, each rotary mechanism (70, 80) may be configured by a rolling piston type rotary fluid machine. Here, what applied this expansion example to the expansion mechanism (31) of Embodiment 1 is demonstrated, referring FIG.

図１６に示すように、本変形例の各ロータリ機構部（70,80）では、ブレード（76,86）がピストン（75,85）と別体に形成されている。つまり、本変形例の各ピストン（75,85）は、単純な円環状あるいは円筒状に形成されている。また、本変形例の各シリンダ（71,81）には、ブレード溝（79,89）が１つずつ形成されている。   As shown in FIG. 16, in each rotary mechanism part (70,80) of this modification, the blades (76,86) are formed separately from the pistons (75,85). That is, each piston (75, 85) of this modification is formed in a simple annular shape or a cylindrical shape. Further, one blade groove (79, 89) is formed in each cylinder (71, 81) of this modification.

各ロータリ機構部（70,80）において、ブレード（76,86）は、シリンダ（71,81）のブレード溝（79,89）に、進退自在な状態で設けられている。また、ブレード（76,86）は、図外のバネによって付勢され、その先端（図１６における下端）がピストン（75,85）の外周面に押し付けられている。図１６に順次示すように、シリンダ（71,81）内でピストン（75,85）が移動しても、このブレード（76,86）は、ブレード溝（79,89）に沿って同図の上下に移動し、その先端がピストン（75,85）と接した状態に保たれる。そして、ブレード（76,86）の先端をピストン（75,85）の周側面に押し付けることで、各流体室（72,82）がそれぞれ高圧側の高圧室（73,83）と低圧側の低圧室（74,84）に仕切られる。   In each rotary mechanism (70, 80), the blade (76, 86) is provided in the blade groove (79, 89) of the cylinder (71, 81) so as to be freely advanced and retracted. Further, the blade (76, 86) is urged by a spring (not shown), and its tip (lower end in FIG. 16) is pressed against the outer peripheral surface of the piston (75, 85). As shown sequentially in FIG. 16, even if the piston (75, 85) moves in the cylinder (71, 81), the blade (76, 86) is moved along the blade groove (79, 89). It moves up and down and its tip is kept in contact with the piston (75,85). Then, by pressing the tip of the blade (76, 86) against the peripheral side surface of the piston (75, 85), the fluid chambers (72, 82) are respectively connected to the high pressure chamber (73, 83) on the high pressure side and the low pressure side on the low pressure side. Divided into chambers (74,84).

以上説明したように、本発明は、ロータリ式流体機械によって構成されたロータリ式膨張機について有用である。   As described above, the present invention is useful for a rotary expander configured by a rotary fluid machine.

30 膨張機
40 出力軸
45 シールリング（シール部材）
50 凹溝
52 凹部
54 凹溝
61 フロントヘッド（閉塞部材）
62 リアヘッド（閉塞部材）
63 中間プレート（閉塞部材）
66 膨張室
70 第１ロータリ機構部
71 第１シリンダ
74 第１低圧室
75 第１ピストン
80 第２ロータリ機構部
81 第２シリンダ
83 第２高圧室
85 第２ピストン
85a 上端面（端面）
85b 下端面（端面) 30 expander
40 output shaft
45 Seal ring (seal member)
50 groove
52 recess
54 Groove
61 Front head (blocking member)
62 Rear head (blocking member)
63 Intermediate plate (blocking member)
66 Expansion chamber
70 First rotary mechanism
71 1st cylinder
74 First low pressure chamber
75 First piston
80 Second rotary mechanism
81 2nd cylinder
83 Second high pressure chamber
85 2nd piston
85a Upper end face (end face)
85b Lower end face (end face)

Claims (7)

それぞれがロータリ式流体機械を構成する複数のロータリ機構部（70,80）を備え、
上記複数のロータリ機構部（70,80）は、押しのけ容積の小さいものから順に直列接続されているロータリ式膨張機であって、
上記各ロータリ機構部（70,80）は、
シリンダ（71,81）と、
該シリンダ（71,81）内に配置されて偏心回転する円筒状のピストン（75,85）と、
上記シリンダ（71,81）の端部を閉塞して上記ピストン（75,85）の端面と摺接する閉塞部材（61,62,63）とを備える一方、
押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）だけが、上記ピストン（85）と上記閉塞部材（62,63）の隙間をシールするシール部材（45）を更に備えている
ことを特徴とするロータリ式膨張機。 Each has a plurality of rotary mechanisms (70, 80) constituting a rotary fluid machine,
The plurality of rotary mechanism sections (70, 80) are rotary expanders connected in series in order from the smallest displacement volume,
Each rotary mechanism (70,80)
Cylinder (71,81),
A cylindrical piston (75,85) disposed in the cylinder (71,81) and rotating eccentrically;
A closing member (61, 62, 63) that closes the end of the cylinder (71, 81) and slidably contacts the end surface of the piston (75, 85);
Only the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume is further provided with a seal member (45) for sealing the gap between the piston (85) and the closing member (62, 63). Expansion machine. 請求項１において、
上記各ロータリ機構部（70,80）のピストン（75,85）と係合する１本の出力軸（40）を備え、
上記出力軸（40）の軸方向に隣り合う二つのシリンダ（71,81）の間には、該二つのシリンダ（71,81）の端部を閉塞する閉塞部材として中間プレート（63）が配置され、
押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）が備えるシール部材（45）は、上記中間プレート（63）に対向するピストン（85）の一方の端面（85a）と上記中間プレート（63）の隙間をシールするシール部材（45）だけである
ことを特徴とするロータリ式膨張機。 In claim 1,
A single output shaft (40) that engages with the pistons (75, 85) of each rotary mechanism (70, 80);
Between the two cylinders (71, 81) adjacent to each other in the axial direction of the output shaft (40), an intermediate plate (63) is disposed as a closing member for closing the ends of the two cylinders (71, 81). And
The seal member (45) provided in the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume has a gap between one end face (85a) of the piston (85) facing the intermediate plate (63) and the intermediate plate (63). A rotary expander characterized in that only a sealing member (45) for sealing is provided. 請求項１において、
押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）が備えるシール部材（45）は、該ロータリ機構部（80）のピストン（85）の一方の端面（85a）と該端面（85a）に対向する閉塞部材（63）の隙間をシールするシール部材（45）だけである
ことを特徴とするロータリ式膨張機。 In claim 1,
The seal member (45) provided in the rotary mechanism portion (80) having the largest displacement volume is a closing member facing one end surface (85a) of the piston (85) of the rotary mechanism portion (80) and the end surface (85a). A rotary expander characterized by comprising only a seal member (45) for sealing the gap of (63). 請求項２又は３において、
上記シール部材（45）は、リング状に形成され、
押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）のピストン（85）は、その端面（85a）に上記シール部材（45）を嵌め込むための凹溝（50）が形成されている
ことを特徴とするロータリ式膨張機。 In claim 2 or 3,
The sealing member (45) is formed in a ring shape,
The piston (85) of the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume is characterized in that a concave groove (50) for fitting the seal member (45) is formed in the end surface (85a). Rotary expander. 請求項２又は３において、
上記シール部材（45）は、リング状に形成され、
押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）の閉塞部材（63）は、該ロータリ機構部（80）のピストン（85）の端面（85a）に対向する部分に上記シール部材（45）を嵌め込むための凹溝（54）が形成されている
ことを特徴とするロータリ式膨張機。 In claim 2 or 3,
The sealing member (45) is formed in a ring shape,
The closing member (63) of the rotary mechanism portion (80) having the largest displacement volume is fitted with the seal member (45) in a portion facing the end surface (85a) of the piston (85) of the rotary mechanism portion (80). A rotary expander characterized in that a concave groove (54) is formed. 請求項４又は５において、
押しのけ容積が最大のロータリ機構部（80）のピストン（85）の他方の端面（85b）には、該端面（85b）の内周縁に沿った座ぐり状の凹部（52）が形成され、
上記凹部（52）の外周縁の直径が、上記シール部材（45）が嵌り込む凹溝（50,54）の外周縁の直径よりも小さい
ことを特徴とするロータリ式膨張機。 In claim 4 or 5,
On the other end surface (85b) of the piston (85) of the rotary mechanism (80) having the largest displacement volume, a counterbore-shaped recess (52) is formed along the inner peripheral edge of the end surface (85b).
The rotary expander characterized in that the diameter of the outer peripheral edge of the recess (52) is smaller than the diameter of the outer peripheral edge of the concave groove (50, 54) into which the seal member (45) is fitted. 請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
上記複数のロータリ機構部（70,80）のうち互いに接続された二つでは、上流側のロータリ機構部（70）の低圧室（74）と下流側のロータリ機構部（80）の高圧室（83）とが互いに連通して一つの膨張室（66）を形成している
ことを特徴とするロータリ式膨張機。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
Two of the plurality of rotary mechanism portions (70, 80) connected to each other include a low pressure chamber (74) of the upstream rotary mechanism portion (70) and a high pressure chamber (80) of the downstream rotary mechanism portion (80). 83) communicate with each other to form one expansion chamber (66).
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