JP2003214104A - Positive displacement machine - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a valve operating mechanism in a positive displacement machine, to improve reliability for working fluid of high pressure and to reduce mechanical frictional loss. <P>SOLUTION: This positive displacement machine has a reciprocating member 1 performing a swinging motion according to a reciprocating motion. By utilizing the swinging motion, continuity of an operating chamber and an intake pressure space or a discharge pressure space is switched. In the positive displacement machine, only the diameter of a piston is relatively reduced for the size of each sliding part. As a result, a compressor capable of standing a use by ultra-high pressure refrigerant such as carbon dioxide can be put to practical use and efficiency of the whole system such as a refrigerating cycle is improved by improving productivity and reliability of the positive displacement machine. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、容積形機械と容積
形機械を用いた冷凍空調機器や燃料電池システムなどの
効率向上技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive displacement machine and a technique for improving the efficiency of a refrigerating and air-conditioning apparatus and a fuel cell system using the positive displacement machine.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来のレシプロ式容積形機械では、特開
平９−７２２７５号公報の図７に記載の圧縮機のように
作動室空間をその容積の増減に応じて吸入室空間あるい
は吐出室空間とを交互に連通させるため、可動部品によ
って構成されるバルブ機構を使用していた。また、特開
平９−７２２７５号公報の図７に記載の圧縮機における
往復動部材はピストン部の中央にアーム部を挿入するこ
とにより形成されていた。2. Description of the Related Art In a conventional reciprocating positive displacement machine, as in the compressor shown in FIG. 7 of Japanese Patent Laid-Open No. 9-72275, the working chamber space is changed to the suction chamber space or the discharge chamber space according to the increase or decrease of the volume. In order to communicate with and alternately, a valve mechanism composed of moving parts was used. Further, the reciprocating member in the compressor shown in FIG. 7 of Japanese Patent Laid-Open No. 9-72275 was formed by inserting the arm portion into the center of the piston portion.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、レ
シプロ式容積形機械を構成する可動部品が多くなり生産
性と信頼性を低下させるという問題があった。本発明の
第１の目的は部品点数が少なく信頼性の高いレシプロ式
容積形機械を提供することである。また上記従来技術で
は、組立性からの制約によりピストン部の直径を小さく
したりその直径に対するアーム部の直径の比率を大きく
したりすることが難しく、作動流体の圧力によって摺動
部であるアーム部に発生する摺動荷重と摺動面圧の低減
に限界があった。このため、特に作動流体が高圧である
場合に機械摩擦損失の増大と摺動部の信頼性の低下が発
生しやすいという問題があった。本発明の第２の目的は
作動流体が高圧であっても機械摩擦損失が小さく摺動部
の信頼性が高いレシプロ式容積形機械を提供することで
ある。In the above-mentioned prior art, there is a problem that the number of moving parts constituting the reciprocating positive displacement machine is increased and productivity and reliability are lowered. A first object of the present invention is to provide a reciprocating positive displacement machine having a small number of parts and high reliability. Further, in the above-mentioned conventional technique, it is difficult to reduce the diameter of the piston portion or increase the ratio of the diameter of the arm portion to the diameter thereof due to the restriction from the assemblability, and the arm portion which is the sliding portion due to the pressure of the working fluid. There was a limit to the reduction of the sliding load and the sliding surface pressure that occur. Therefore, there is a problem that mechanical friction loss tends to increase and reliability of the sliding portion tends to decrease, especially when the working fluid has a high pressure. A second object of the present invention is to provide a reciprocating positive displacement machine having a small mechanical friction loss and a high reliability of the sliding portion even when the working fluid has a high pressure.

【０００４】さらに高圧の作動流体を適用する容積機械
を用いたシステムでは、高圧の作動流体に貯えられたエ
ネルギを絞り機構などの流路抵抗損失によって失わせて
いるので、エネルギ効率の観点から無駄をしているとい
う問題があった。本発明の第３の目的は容積機械を用い
たシステムで高圧の作動流体を膨張させて減圧する際に
エネルギを回収し、しかも、その回収作業時に発生する
機械摩擦損失などのエネルギ損失を小さくして、効率の
高いシステムを提供することである。Further, in a system using a volumetric machine to which a high-pressure working fluid is applied, the energy stored in the high-pressure working fluid is lost by the flow path resistance loss such as a throttling mechanism, which is wasteful from the viewpoint of energy efficiency. There was a problem that I was doing. A third object of the present invention is to recover energy when expanding and decompressing a high-pressure working fluid in a system using a volumetric machine, and to reduce energy loss such as mechanical friction loss generated during the recovery work. To provide a highly efficient system.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、往復運動により密閉された作動空間の容積を
変化させるピストン部およびそのピストン部の往復運動
方向と直角方向であって互いに反対側に伸びる２つのア
ーム部を有する往復動部材と、作動空間の一部であり前
記ピストン部の往復運動を案内する案内部材と、軸方向
を同じくして互いに逆方向に回転し、その回転軸から半
径方向に偏位した位置でそれぞれアーム部を支持する２
つの軸部材と、によりピストン部が往復運動方向の軸線
回りに揺動運動しながら往復運動する容積形機械におい
て、バルブ機構のための可動部品を用いずに往復動部材
の前記運動を利用して作動空間の容積の増減に応じて、
作動流体空間、例えば吸入室空間あるいは吐出室空間
と、作動空間とを交互に連通させるための連通経路を構
成したものである。In order to achieve the above-mentioned first object, a piston part for changing the volume of a working space sealed by a reciprocating motion and a direction perpendicular to the reciprocating motion direction of the piston part are mutually formed. A reciprocating member having two arm portions extending on the opposite side, a guide member which is a part of the working space and which guides the reciprocating movement of the piston portion, and which rotate in mutually opposite directions with the same axial direction, and the rotation thereof. Support the arms at positions that are radially displaced from the axis 2
In a positive displacement machine in which the piston part reciprocates while swinging about the axis of the reciprocating motion by the two shaft members, the reciprocating member utilizes the above-mentioned motion without using a movable part for the valve mechanism. Depending on the increase or decrease in the volume of the working space,
A working fluid space, for example, a suction chamber space or a discharge chamber space, and a working path for alternately communicating the working space are configured.

【０００６】また、上記第２の目的を達成するために、
往復運動により密閉された作動空間の容積を変化させる
ピストン部およびそのピストン部の往復運動方向と直角
方向であって互いに反対側に伸びる２つのアーム部を有
する往復動部材と、作動空間の一部であり前記ピストン
部の往復運動を案内する案内部材と、軸方向を同じくし
て互いに逆方向に回転し、その回転軸から半径方向に偏
位した位置でそれぞれアーム部を支持する２つの軸部材
と、によりピストン部が往復運動方向の軸線回りに揺動
運動しながら往復運動する容積形機械において、往復動
部材を２つのアーム部を持つ部材の中央部にピストン部
の形成された部材を挿入することにより形成したもので
ある。In order to achieve the second object,
A piston part for changing the volume of the working space sealed by the reciprocating motion, and a reciprocating member having two arm parts extending in directions opposite to each other at a direction perpendicular to the reciprocating motion of the piston part, and a part of the working space. A guide member for guiding the reciprocating motion of the piston portion, and two shaft members that rotate in opposite directions with the same axial direction and respectively support the arm portions at positions radially displaced from the rotation axis. In the positive displacement machine in which the piston part reciprocates while swinging about the axis of the reciprocating direction, the reciprocating member has a piston part formed at the center of the member having two arm parts. It is formed by

【０００７】さらに、上記第３の目的を達成するため
に、往復運動により密閉された作動空間の容積を変化さ
せるピストン部およびそのピストン部の往復運動方向と
直角方向であって互いに反対側に伸びる２つのアーム部
を有する往復動部材と、作動空間の一部であり前記ピス
トン部の往復運動を案内する案内部材と、軸方向を同じ
くして互いに逆方向に回転し、その回転軸から半径方向
に偏位した位置でそれぞれアーム部を支持する２つの軸
部材と、によりピストン部が往復運動方向の軸線回りに
揺動運動しながら往復運動する容積形機械を一構成要素
とするシステムとして、圧縮行程と膨張行程を備えたシ
ステムとしたものである。例えば、往復運動部材の両端
に設けられたピストン部により作動する２つの作動室の
一方を圧縮室、他方を膨張室として構成し、圧縮室で動
力を供給して高圧にした作動流体の少なくとも一部を膨
張室に導いて動力を回収しながら減圧する容積形機械を
一構成要素とし、冷凍空調機器システムにおいては冷凍
サイクルの圧縮行程と膨張行程とを行なわせるようにし
たものである。Further, in order to achieve the third object, the piston portion for changing the volume of the working space sealed by the reciprocating movement and the piston portion extending in the direction perpendicular to the reciprocating movement direction of the piston portion and opposite to each other. A reciprocating member having two arm portions, a guide member which is a part of the working space and which guides the reciprocating movement of the piston portion, and which rotate in mutually opposite directions with the same axial direction, and a radial direction from the rotation axis. As a system having one component of a positive displacement machine in which the piston part reciprocates while swinging around the axis line in the reciprocating direction by two shaft members that respectively support the arm part in a position displaced to The system has a stroke and an expansion stroke. For example, one of the two working chambers that are operated by pistons provided at both ends of the reciprocating member is configured as a compression chamber, and the other is configured as an expansion chamber. One of the components is a positive displacement machine that guides a part to an expansion chamber and decompresses while recovering power, and in a refrigeration and air conditioning equipment system, a compression stroke and an expansion stroke of a refrigeration cycle are performed.

【０００８】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例を図１な
いし図１９により説明する。まず第一の実施例を図1乃
至図5に基づき説明する。図１乃至図５には本発明の第1
の実施例である容積形ポンプを示す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5 show the first embodiment of the present invention.
2 shows a positive displacement pump that is an example of the present invention.

【０００９】往復動部材１はその２つのピストン頭部１
ａをそれぞれシリンダブロック２の２つの内周円筒面２
ａにより案内されて往復運動と該往復運動方向軸線の回
りの回転を行なえる様に支持されている。往復動部材１
のピストン頭部１ａには、その往復運動方向と直角方向
で互いに反対側に突出した２つの円筒状のアーム部１ｂ
が挿入されてピン１ｃにより固定されている。２つのア
ーム部１ｂは、それぞれ球面ブッシュ３の内周円筒面に
回転自在に挿入されている。２つの球面ブッシュ３の外
周球面部は、それぞれ駆動軸４の駆動アーム部４ａによ
り駆動軸４の回転軸から半径方向に偏位した位置で球面
対偶により支持されている。The reciprocating member 1 has two piston heads 1
a is the inner cylindrical surface 2 of the cylinder block 2
It is supported so as to be guided by a and capable of reciprocating motion and rotation around the axis of the reciprocating motion direction. Reciprocating member 1
In the piston head 1a of the above, two cylindrical arm portions 1b protruding in opposite directions in the direction perpendicular to the reciprocating direction thereof are provided.
Is inserted and fixed by the pin 1c. The two arm portions 1b are rotatably inserted into the inner peripheral cylindrical surface of the spherical bush 3. The outer peripheral spherical surface portions of the two spherical bushes 3 are supported by the spherical pair even at positions displaced radially from the rotation axis of the drive shaft 4 by the drive arm portions 4 a of the drive shaft 4.

【００１０】その結果、往復動部材の２つのアーム部１
ｂと２つの駆動軸４とは相対的な回転と互いの相対的な
傾斜方向変化が可能な状態で、駆動軸４の回転軸から偏
位した位置で連結されている。駆動軸４の駆動アーム部
４ａの径方向反対側には釣合い質量４ｂが形成されてい
る。また２つの駆動軸４はそれぞれ軸受フレーム５の軸
受部５ａにより回転支持されている。２つの軸受フレー
ム５はそれらの軸受部５ａの中心軸が互いに同軸上に配
置される様にそれぞれシリンダブロック２にボルトによ
り固定されている。シリンダブロック２に形成された２
つの内周円筒面２ａ中心軸同士はやはり互いに同軸であ
り、更に、そのシリンダブロック２に固定された軸受フ
レーム５の軸受部中心軸とは、互いに直角になってい
る。As a result, the two arm portions 1 of the reciprocating member are
b and the two drive shafts 4 are connected at a position deviated from the rotation shaft of the drive shaft 4 in a state in which relative rotation and relative inclination direction changes are possible. A balance mass 4b is formed on the side of the drive shaft 4 opposite to the drive arm portion 4a in the radial direction. The two drive shafts 4 are rotatably supported by bearing portions 5a of a bearing frame 5, respectively. The two bearing frames 5 are fixed to the cylinder block 2 by bolts so that the central axes of the bearing portions 5a are arranged coaxially with each other. 2 formed on the cylinder block 2
The center axes of the two inner peripheral cylindrical surfaces 2a are also coaxial with each other, and further, the center axes of the bearing portions of the bearing frame 5 fixed to the cylinder block 2 are perpendicular to each other.

【００１１】シリンダブロック２に形成された内周円筒
面２ａの２つの開口端はそれぞれボルトで固定されたシ
リンダヘッド６により閉塞されており、往復動部材のピ
ストン頭部１ａとシリンダブロックの内周円筒面２ａと
シリンダヘッド６とにより囲まれた作動室７が２つ設け
られている。往復動部材のピストン頭部１ａには作動室
７への連絡通路１ｄが設けられており、その連絡通路１
ｄにはピストン側面の円筒面に２つの開口部を有してい
る。シリンダブロック２には、それぞれ内周円筒面２ａ
に開口する吸入ポート２ｂおよび吐出ポート２ｃが形成
されており、それぞれ内周円筒面２ａの反対側の開口部
をシリンダブロック２にボルト等（図示せず）により固
定されたカバー８およびカバー９により閉塞されてい
る。吸入ポート２ｂの開口部を閉塞するカバー８にはポ
ンプ外部から挿入された吸入配管１０が連結されてお
り、吐出ポート２ｃの開口部を閉塞するカバー９にはポ
ンプ外部から挿入された吐出配管１１が連結されてい
る。Two open ends of an inner peripheral cylindrical surface 2a formed on the cylinder block 2 are closed by cylinder heads 6 fixed by bolts, respectively, and the piston head 1a of the reciprocating member and the inner periphery of the cylinder block are closed. Two working chambers 7 surrounded by the cylindrical surface 2a and the cylinder head 6 are provided. A communication passage 1d to the working chamber 7 is provided in the piston head 1a of the reciprocating member.
d has two openings on the cylindrical surface of the piston side surface. Each of the cylinder blocks 2 has an inner cylindrical surface 2a.
A suction port 2b and a discharge port 2c that open to the inside are formed, and a cover 8 and a cover 9 fixed to the cylinder block 2 by bolts or the like (not shown) at the openings on the opposite sides of the inner peripheral cylindrical surface 2a, respectively. It is blocked. A suction pipe 10 inserted from the outside of the pump is connected to the cover 8 closing the opening of the suction port 2b, and a discharge pipe 11 inserted from the outside of the pump is connected to the cover 9 closing the opening of the discharge port 2c. Are connected.

【００１２】２つの軸受フレーム５には、それぞれ駆動
用モータ１２のステータ部１２ａがボルトで固定され、
２つの駆動軸４にはそれぞれ軸受部５ａを挟んで駆動ア
ーム部４ａの反対側に駆動用モータ１２のロータ部１２
ｂが固定されている。ロータ部１２ｂには前述の釣合い
質量４ｂと逆方向でより小さな遠心力を発生する釣合い
質量１３が取付けられている。ステータ部１２ａとロー
タ部１２ｂとで構成される２つの駆動用モータ１２は同
じものであるが、上記の容積形ポンプの全体構成中に互
いに対向した姿勢で組込まれており、２つの駆動軸４を
互いに逆方向に回転駆動する。本第１の実施例では、図
１における右側の駆動用モータ１２と左側の駆動用モー
タ１２がそれぞれ図の右方向より観て時計方向、反時計
方向に回転駆動する構成になっている。なお、２つの軸
受フレーム５にはシリンダブロック２への固定ボルトに
よる共締めでモータカバー１４が固定されている。A stator portion 12a of a drive motor 12 is fixed to each of the two bearing frames 5 with a bolt,
The rotor portion 12 of the drive motor 12 is provided on the opposite side of the drive arm portion 4a with the bearing portion 5a sandwiched between the two drive shafts 4.
b is fixed. The rotor portion 12b is provided with a balance mass 13 that generates a smaller centrifugal force in the opposite direction to the above-described balance mass 4b. Although the two drive motors 12 composed of the stator portion 12a and the rotor portion 12b are the same, they are incorporated in the overall configuration of the above-described positive displacement pump so as to face each other. Are rotated in opposite directions. In the first embodiment, the drive motor 12 on the right side and the drive motor 12 on the left side in FIG. 1 are configured to rotate clockwise and counterclockwise, respectively, when viewed from the right direction in the figure. A motor cover 14 is fixed to the two bearing frames 5 by fastening the fixing bolts to the cylinder block 2 together.

【００１３】以上の構成において２つの駆動軸４が互い
に逆方向に回転駆動すると、駆動軸４の回転軸から半径
方向に偏位した位置にある２つの球面ブッシュ３の球中
心が図１の上下方向には同位相で往復運動し、図１の紙
面垂直方向には互いに逆位相で往復運動するため、球面
ブッシュ３により２つの円筒状のアーム部１ｂを支持さ
れた往復動部材１は、特開平９−７２２７５号公報（図
８）にも示す様に往復運動を行ないながらその往復運動
方向軸線の回りの揺動を繰り返す。この時、往復動部材
１のピストン頭部１ａに形成された連絡通路１ｄのピス
トン側面開口部は、球面ブッシュ３の中心と駆動軸４の
回転軸との偏位量に対して倍のストロークで往復運動行
なうが、揺動方向にはピストン外径を２つの球面ブッシ
ュ３の中心間距離で割った比率で揺動運動のストローク
が縮小される。すなわち、駆動軸４の回転軸方向から観
た時に楕円軌跡１５を描く運動を行なう。When the two drive shafts 4 are rotationally driven in the directions opposite to each other in the above structure, the spherical centers of the two spherical bushes 3 located at the positions radially displaced from the rotational shaft of the drive shaft 4 move up and down in FIG. 1 reciprocates in the same direction and in opposite directions in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, the reciprocating member 1 in which the two cylindrical arm portions 1b are supported by the spherical bush 3 is As shown in Kaihei 9-72275 (FIG. 8), while reciprocating, the rocking about the reciprocating direction axis is repeated. At this time, the piston side surface opening of the communication passage 1d formed in the piston head 1a of the reciprocating member 1 has a stroke twice as large as the deviation amount between the center of the spherical bush 3 and the rotary shaft of the drive shaft 4. Although a reciprocating motion is performed, the stroke of the oscillating motion is reduced in the oscillating direction by the ratio of the piston outer diameter divided by the distance between the centers of the two spherical bushes 3. That is, when viewed from the direction of the rotation axis of the drive shaft 4, the elliptical locus 15 is drawn.

【００１４】図２ないし図５には、それぞれの断面内に
吸入ポート２ｂあるいは吐出ポート２ｃの位置が記載さ
れており、それらに対向した位置にあるピストン頭部１
ａの連絡通路１ｄの前記開口部位置を破線にて示し、そ
の楕円軌跡１５を一点鎖線にて示してある。更に、前記
の方向に各駆動軸４が回転する時の連絡通路１ｄ開口部
の運動方向を矢印にて示す。図２における連絡通路１ｄ
の開口部とその楕円軌跡１５および吐出ポート２ｃの位
置関係は、図１の上部作動室７の容積が減少から増大に
転ずる時点でそれまでの連絡通路１ｄによる吐出ポート
２ｃと作動室７との導通状態が遮断されたことを示して
いる。図３における連絡通路１ｄの開口部とその楕円軌
跡１５および吸入ポート２ｂの位置関係は、上部作動室
７の容積が減少から増大に転ずる時点で今後は連絡通路
１ｄにより吸入ポート２ｂと作動室７との導通状態が確
保されることを示している。図４における連絡通路１ｄ
の開口部とその楕円軌跡１５および吸入ポート２ｂの位
置関係は、図１の下部作動室７の容積が増大から減少に
転ずる時点でそれまでの連絡通路１ｄによる吸入ポート
２ｂと作動室７との導通状態が遮断されたことを示して
いる。2 to 5, the positions of the suction port 2b or the discharge port 2c are shown in the respective cross sections, and the piston head 1 located at a position facing them.
The opening position of the communication passage 1d of a is indicated by a broken line, and the elliptical locus 15 thereof is indicated by a dashed line. Furthermore, the arrow indicates the movement direction of the opening of the communication passage 1d when each drive shaft 4 rotates in the above-mentioned direction. Communication passage 1d in FIG.
The positional relationship between the opening, its elliptical locus 15 and the discharge port 2c is such that when the volume of the upper working chamber 7 in FIG. It indicates that the conduction state is cut off. The positional relationship between the opening of the communication passage 1d and its elliptical locus 15 and the suction port 2b in FIG. 3 is such that when the volume of the upper working chamber 7 changes from decreasing to increasing, the suction port 2b and the working chamber 7 will be changed by the communication passage 1d from now on. It shows that the conduction state with is secured. Communication passage 1d in FIG.
The positional relationship between the opening, its elliptical locus 15 and the suction port 2b is such that when the volume of the lower working chamber 7 in FIG. It indicates that the conduction state is cut off.

【００１５】図５における連絡通路１ｄの開口部とその
楕円軌跡１５および吐出ポート２ｃの位置関係は、下部
作動室７の容積が増大から減少に転ずる時点で今後は連
絡通路１ｄにより吐出ポート２ｃと作動室７との導通状
態が確保されることを示している。本第１の実施例にお
いては、吸入配管１０を介して低圧の作動流体（液体）
を供給し吸入ポート２ｂを低圧の作動流体空間とし、吐
出ポート２ｃを高圧の作動流体空間として吐出配管１１
より加圧された作動流体（液体）を排出する構成であ
る。As for the positional relationship between the opening of the communication passage 1d, its elliptical locus 15 and the discharge port 2c in FIG. 5, when the volume of the lower working chamber 7 changes from an increase to a decrease, the communication passage 1d will be connected to the discharge port 2c in the future. This shows that the electrical connection with the working chamber 7 is secured. In the first embodiment, a low-pressure working fluid (liquid) is passed through the suction pipe 10.
And the suction port 2b as a low pressure working fluid space and the discharge port 2c as a high pressure working fluid space.
This is a configuration for discharging the working fluid (liquid) that is more pressurized.

【００１６】以上により、本第１の実施例によれば作動
室空間の容積が増大している期間に低圧の作動流体空間
と該作動室とを連通させ、作動空間の容積が減少してい
る期間に高圧の作動流体空間と該作動室とを連通させる
ことをバルブ機構のための可動部品を用いずに実現でき
る。したがって、部品点数が少なく生産性と信頼性の高
いレシプロ式容積形ポンプを提供することができるとい
う効果がある。また、特開平９−７２２７５号公報に記
載されている理由により、レシプロ式容積形ポンプであ
りながら、駆動トルクの変動や往復質量の慣性力による
加振力を極めて小さくすることも可能である。As described above, according to the first embodiment, the low-pressure working fluid space is communicated with the working chamber while the working chamber space is increasing in volume, and the working space volume is reduced. It is possible to realize communication between the high-pressure working fluid space and the working chamber during a period without using a movable part for the valve mechanism. Therefore, there is an effect that it is possible to provide a reciprocating positive displacement pump having a small number of parts and high productivity and reliability. Further, for the reason described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-72275, it is possible to make the excitation force due to the fluctuation of the driving torque and the inertial force of the reciprocating mass extremely small even though it is a reciprocating positive displacement pump.

【００１７】なお、第１の実施例において吸入配管１０
を介して吸入ポート２ｂに高圧の作動液体を供給し、吐
出ポート２ｃより吐出配管１１を介して減圧された作動
液体を排出する構造変更を行なえば、２つの駆動軸４を
出力軸とし実施例１と同様な特長・効果のある液圧モー
タが得られる。その際に、それらの出力軸で駆動用モー
タ１２に代わる２つの発電機を駆動して互いに同様な負
荷を与えれば、やはり、特開平９−７２２７５号公報に
記載されている理由によりレシプロ式容積形液圧モータ
でありながら、駆動トルクの変動や往復質量の慣性力に
よる加振力を極めて小さくすることが可能である。In the first embodiment, the suction pipe 10
By supplying a high pressure working liquid to the suction port 2b through the discharge port 2c and discharging the pressure-reduced working liquid from the discharge port 2c through the discharge pipe 11, two drive shafts 4 are used as output shafts. A hydraulic motor with the same features and effects as in 1 can be obtained. At that time, if two output generators instead of the drive motor 12 are driven by those output shafts and the same load is applied to each other, the reciprocating volume is again due to the reason described in JP-A-9-72275. Although it is a liquid hydraulic motor, it is possible to extremely reduce the vibration force due to the fluctuation of the driving torque and the inertial force of the reciprocating mass.

【００１８】次に本発明の第２の実施例を図６乃至図１
０に基づき説明する。図６ないし図１０には本発明の第
２の実施例である容積形膨張機を示す。各部品の構成は
図１ないし図５の第１の実施例とほぼ等しいので、両者
の相違点について説明する。シリンダブロック１６には
それぞれ内周円筒面１６ａに開口する吸入ポート１６ｂ
および吐出ポート１６ｃが形成されているが、吸入ポー
ト１６ｂは吐出ポート１６ｃに比べて小さい。また、カ
バー１７に連結された吸入配管１８を介して高圧の作動
流体（気体）を供給し吸入ポート１６ｂを高圧の作動流
体空間とし、吐出ポート１６ｃを低圧の作動流体空間と
して吐出配管１１より減圧された作動流体（気体）を排
出する構成である。以上の構成により、作動室７はその
容積が増大する吸入行程の初期期間のみピストン頭部１
ａの連絡通路１ｄを介して吸入ポートと導通して高圧の
作動流体（気体）を吸入し、吸入行程の後期期間では吸
入・吐出の両ポートと遮断された密閉空間となって容積
を増大させ内部の作動流体（気体）を膨張させる。吐出
ポート１６ｃは十分大きく、作動室７はその容積が減少
する吐出行程の全期間でピストン頭部１ａの連絡通路１
ｄを介して吐出ポート１６ｃと導通し、膨張して低圧と
なった作動流体（気体）を吐出する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
A description will be given based on 0. 6 to 10 show a positive displacement expander which is a second embodiment of the present invention. Since the structure of each component is almost the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the difference between the two will be described. Each of the cylinder blocks 16 has an intake port 16b that opens to an inner peripheral cylindrical surface 16a.
Although the discharge port 16c is formed, the suction port 16b is smaller than the discharge port 16c. Further, a high-pressure working fluid (gas) is supplied through a suction pipe 18 connected to the cover 17, the suction port 16b is used as a high-pressure working fluid space, and the discharge port 16c is used as a low-pressure working fluid space. The working fluid (gas) is discharged. With the above configuration, the working chamber 7 has the piston head 1 only during the initial period of the suction stroke in which the volume thereof increases.
A high-pressure working fluid (gas) is sucked through the communication passage 1d of a to suck a high-pressure working fluid, and in the latter part of the suction stroke, it becomes a closed space that is cut off from both the suction and discharge ports to increase the volume. The working fluid (gas) inside is expanded. The discharge port 16c is sufficiently large, and the working chamber 7 decreases in volume. During the entire discharge stroke, the communication passage 1 of the piston head 1a is
The working fluid (gas), which is electrically connected to the discharge port 16c via d and expanded to have a low pressure, is discharged.

【００１９】往復動部材１は、そのアーム部１ｂが球面
ブッシュ３を介して２つの出力軸１９に連結され、それ
らの出力軸１９のそれぞれにはステータ部２０ａとロー
タ部２０ｂとで構成される２つの発電機２０のロータ部
２０ｂが固定されている。以上の構成により、本実施例
２は膨張機として機能して出力軸１８より取出した動力
により発電を行なう。The reciprocating member 1 has its arm portion 1b connected to the two output shafts 19 via the spherical bush 3, and each of the output shafts 19 comprises a stator portion 20a and a rotor portion 20b. The rotor parts 20b of the two generators 20 are fixed. With the above configuration, the second embodiment functions as an expander and generates power by the power taken out from the output shaft 18.

【００２０】以上により、本第２の実施例によれば作動
室空間の容積が増大している期間の初期期間のみ高圧の
作動流体空間と該作動室とを連通させ、作動空間の容積
が減少している期間に低圧の作動流体空間と該作動室と
を連通させることをバルブ機構のための可動部品を用い
ずに実現できる。したがって、部品点数が少なく生産性
と信頼性の高いレシプロ式容積形膨張機を提供すること
ができるという効果がある。また、特開平９−７２２７
５号公報に記載されている理由により、レシプロ式容積
形膨張機でありながら、駆動トルクの変動や往復質量の
慣性力による加振力を極めて小さくすることも可能であ
る。As described above, according to the second embodiment, the high-pressure working fluid space and the working chamber are communicated with each other only during the initial period when the working chamber space is increasing in volume, and the working space volume is reduced. It is possible to realize communication between the low-pressure working fluid space and the working chamber during the period of operation without using a movable part for the valve mechanism. Therefore, there is an effect that it is possible to provide a reciprocating positive displacement expander with a small number of parts and high productivity and reliability. In addition, JP-A-9-7227
For the reason described in Japanese Patent Publication No. 5, it is possible to make the vibration force due to the fluctuation of the driving torque and the inertial force of the reciprocating mass extremely small even though it is a reciprocating positive displacement expander.

【００２１】なお、第２の実施例において吐出配管１１
および吐出ポート１６ｃをそれぞれ低圧の作動流体（気
体）を吸入するための吸入配管および吸入ポートとして
機能させて、吸入ポート１６ｂおよび吸入配管１８をそ
れぞれ高圧の作動流体（気体）を吐出するための吐出ポ
ートおよび吐出配管として機能させ、更に、出力軸１９
を駆動軸として発電機２０に代えて２つの駆動用モータ
によって図６と逆方向に回転駆動すれば、第２の実施例
と同様な特長・効果のある気体圧縮機が得られる。In the second embodiment, the discharge pipe 11
And the discharge port 16c function as a suction pipe and a suction port for sucking a low-pressure working fluid (gas), and the suction port 16b and the suction pipe 18 discharge for discharging a high-pressure working fluid (gas), respectively. It functions as a port and discharge pipe, and further, the output shaft 19
By using two drive motors as a drive shaft in place of the generator 20 and rotating them in the opposite direction to that of FIG. 6, a gas compressor having the same features and effects as the second embodiment can be obtained.

【００２２】次に本発明の第３の実施例を図１１及び図
１２を用いて説明する。図１１および図１２に本発明の
第３の実施例である膨張・圧縮機を示す。第３の実施例
は冷媒を作動流体としたものであるが、図１１の全体の
側断面図において下部の作動室７は図６と同様な構成の
膨張機として機能し、図９および図１０に示した装置と
同様に、作動室７は往復動部材２１の連絡通路２１ｆを
介してシリンダブロック２２の吸入ポート２２ｃおよび
吐出ポート２２ｄと交互に導通する。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. 11 and 12 show an expander / compressor according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the working fluid is a refrigerant, but in the entire side sectional view of FIG. 11, the lower working chamber 7 functions as an expander having the same configuration as in FIG. 6, and FIGS. Similar to the device shown in FIG. 2, the working chamber 7 is alternately connected to the suction port 22c and the discharge port 22d of the cylinder block 22 via the communication passage 21f of the reciprocating member 21.

【００２３】一方上部には、往復動部材２１のピストン
頭部２１ａとシリンダブロック２２の内周円筒面２２ａ
とシリンダヘッド２３とにより囲まれた作動室２４が形
成されている。このピストン頭部２１ａには吸入ポート
２１ｂが形成され、更に、吸入バルブプレート２５がリ
ベット２６により装着されている。リベット２６は吸入
バルブプレート２５がピストン頭部２１ａの上端面から
浮き上がれるように拘束しており、吸入行程において吸
入ポート２１ｂから作動室２４への冷媒ガスの流入を可
能にしている。シリンダブロック２２には吸入配管２７
が連結されており、本第３の実施例の膨張・圧縮機内部
はピストン頭部２１ａの背面に至るまで吸入圧力となっ
て、前記の吸入ポート２１ｂと吸入配管２７とが連絡さ
れている。シリンダヘッド２３には吐出ポート２３ａが
形成されており、吐出バルブプレート２８と吐出バルブ
押え２９がボルト（図示せず）により固定されている。
シリンダヘッド２３は、吐出空間３０を取囲む吐出室カ
バー３１と共にボルトによりシリンダブロック２２に固
定されている。吐出室カバー３１には吐出配管３２が連
結されている。この結果、往復動部材２１が往復運動を
行なうと作動室２４は圧縮機として機能する。On the other hand, in the upper part, the piston head 21a of the reciprocating member 21 and the inner peripheral cylindrical surface 22a of the cylinder block 22 are provided.
A working chamber 24 surrounded by the cylinder head 23 is formed. A suction port 21b is formed in the piston head 21a, and a suction valve plate 25 is attached by a rivet 26. The rivet 26 restrains the suction valve plate 25 so as to float above the upper end surface of the piston head 21a, and allows the refrigerant gas to flow from the suction port 21b into the working chamber 24 in the suction stroke. The cylinder block 22 has a suction pipe 27.
Is connected, and the inside of the expander / compressor of the third embodiment has a suction pressure up to the rear surface of the piston head 21a, and the suction port 21b and the suction pipe 27 are connected to each other. A discharge port 23a is formed in the cylinder head 23, and a discharge valve plate 28 and a discharge valve retainer 29 are fixed by bolts (not shown).
The cylinder head 23 is fixed to the cylinder block 22 with bolts together with a discharge chamber cover 31 that surrounds the discharge space 30. A discharge pipe 32 is connected to the discharge chamber cover 31. As a result, when the reciprocating member 21 reciprocates, the working chamber 24 functions as a compressor.

【００２４】図１１の容積形機械は、軸動力を発生する
エンジンである容積形膨張機部分と駆動軸から供給され
た動力を消費するマシンである容積形圧縮機部分の両方
を有するが、本第３の実施例では圧縮機部分のピストン
頭部２１ａの直径は膨張機部分のピストン頭部２１ｂの
直径よりも大きく、全体としては動力を消費するマシン
として機能する。したがって駆動軸３３はステータ部３
４ａとロータ部３４ｂからなるモータ３４により回転駆
動されるが、その理論的な必要動力は上部の容積形圧縮
機部分のみを駆動する場合に比べて下部の容積形膨張機
部分が発生する動力の分だけ小さくて済む。The positive displacement machine of FIG. 11 has both a positive displacement expander portion, which is an engine that generates shaft power, and a positive displacement compressor portion, which is a machine that consumes power supplied from a drive shaft. In the third embodiment, the diameter of the piston head 21a of the compressor portion is larger than the diameter of the piston head 21b of the expander portion, and it functions as a machine that consumes power as a whole. Therefore, the drive shaft 33 is
4a and the rotor portion 34b, the motor 34 is driven to rotate. The theoretical required power is less than the power generated by the lower positive displacement expander portion as compared with the case where only the upper positive displacement compressor portion is driven. It only needs to be small.

【００２５】図１２に本第３の実施例である膨張・圧縮
機を冷凍・空調機器を冷凍サイクルに組込んだ場合のサ
イクル構成図を示す。中央の膨張・圧縮機３５は図１１
の本第３の実施例である膨張・圧縮機である。図中の太
線はサイクル配管３６であり太線上の矢印が内部の冷媒
の流れ方向を示す。一般的な冷媒および運転条件下で
は、膨張・圧縮機３５の圧縮機部分で加圧されて高温高
圧になった冷媒ガスは吐出配管３２より吐出され、サイ
クル配管３６を経て凝縮器３７に至りそこで放熱して凝
縮し高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒の一部は次にサ
イクル配管３６を経ての吸入配管１８より膨張・圧縮機
３５の膨張機部分に流入し、そこで減圧されながら一部
がガス化して全体の容積を増大させ低圧の気液２相状態
で吐出配管１１より流出する。その後、サイクル配管３
６を経て蒸発器３８に至る。凝縮器３７から出た高圧液
冷媒の他の一部は、上記の膨張機を経由する経路とは並
列に設けたサイクル配管経路を経由する構成となってい
るが、その経路に設けられた他の膨張手段３９により減
圧されてやはり一部がガス化し低圧の気液２相状態でサ
イクル配管３６を経て蒸発器３８に至る。なお、膨張手
段３９は、従来の冷凍サイクルにおける膨張弁やキャピ
ラリーチューブなどと同様に絞りによるものであり、膨
張機のように膨張過程で外部に機械的な仕事をして動力
を回収できる構造のものではない。蒸発器３８では前記
２つの経路を経由して流入する気液２相の冷媒の液部分
が吸熱して蒸発し、全体が低圧ガスになってサイクル配
管３６を経て吸入配管２７より膨張・圧縮機３５の内部
に流入する。膨張・圧縮機３５の内部に流入した冷媒ガ
スは圧縮機部分で加圧されて高温高圧になり、再び吐出
配管３２より吐出され冷媒の循環の閉ループが構成され
る。なお、図１２において、凝縮器３７から蒸発器３８
に至る2系統の冷媒経路の一方である膨張・圧縮機３５
の膨張機部分を経由する経路が無く、冷媒の全量が絞り
による膨張手段３９を通過する場合が、従来技術の冷凍
サイクル構成である。FIG. 12 shows a cycle configuration diagram when the expansion / compression device of the third embodiment is incorporated into a refrigeration cycle of a refrigeration / air-conditioning device. The central expander / compressor 35 is shown in FIG.
The expansion / compression device according to the third embodiment of the present invention. The thick line in the figure indicates the cycle pipe 36, and the arrow on the thick line indicates the flow direction of the refrigerant inside. Under general refrigerant and operating conditions, the refrigerant gas pressurized in the compressor portion of the expander / compressor 35 to become high temperature and high pressure is discharged from the discharge pipe 32, reaches the condenser 37 via the cycle pipe 36, and is there. It radiates heat and condenses to become a high-pressure liquid refrigerant. A part of the high-pressure liquid refrigerant then flows from the suction pipe 18 through the cycle pipe 36 into the expander part of the expansion / compressor 35, where it is gasified while being decompressed and the whole volume is increased to lower the pressure. Of the gas and liquid in the two-phase state from the discharge pipe 11. After that, cycle pipe 3
6 to the evaporator 38. The other part of the high-pressure liquid refrigerant discharged from the condenser 37 is configured to pass through a cycle piping route provided in parallel with the above-mentioned route through the expander, but the other provided on that route. The gas is partially degassed by the expansion means 39 and also reaches a vaporizer 38 through a cycle pipe 36 in a gas-liquid two-phase state of low pressure. The expansion means 39 is based on a throttle like an expansion valve and a capillary tube in a conventional refrigeration cycle, and has a structure such as an expander capable of performing mechanical work to the outside in the expansion process to recover power. Not a thing. In the evaporator 38, the liquid portion of the gas-liquid two-phase refrigerant flowing in via the two paths absorbs heat and evaporates, and the whole becomes a low-pressure gas, and the expansion / compressor from the suction pipe 27 via the cycle pipe 36. It flows into the inside of 35. The refrigerant gas flowing into the expander / compressor 35 is pressurized in the compressor portion to a high temperature and high pressure, and is discharged from the discharge pipe 32 again to form a closed loop of the circulation of the refrigerant. In FIG. 12, the condenser 37 to the evaporator 38
Expansion / compressor 35, which is one of the two refrigerant paths leading to
In the refrigeration cycle configuration of the related art, there is no route through the expander part of the above, and the entire amount of the refrigerant passes through the expansion means 39 by the throttle.

【００２６】従来技術では、凝縮器から出た高圧液冷媒
の全量が膨張手段３９のような絞りを通過する際に圧損
としてエネルギーを失い、更にその失われたエネルギー
が熱となって冷媒に吸収されるために蒸発器３８におい
て吸熱する能力すなわち冷凍能力を低下させていた。こ
れに対して、本第３の実施例である膨張・圧縮機を組込
んだ冷凍サイクルによる冷凍・空調機器では、従来、絞
り部の圧損として熱になっていた高圧液冷媒の上記エネ
ルギーの一部を、圧縮機部分と一体となった膨張機部分
において機械的なエネルギーとして動力回収でき、圧縮
機部分に供給しなければならない動力を低減できるとい
う効果がある。特に本第３の実施例では、圧縮機部分の
作動室２４の圧力と膨張機部分の作動室７の圧力は一体
となった往復動部材２１のピストン頭部２１ａとピスト
ン頭部２１ｂに作用するため、それらの圧力による往復
動部材２１への作用力は一部が荷重の段階で互いに打ち
消し合い、往復動部材２１のアーム部２１ｂと球面ブッ
シュ３との摺動荷重や駆動軸３３と軸受部５ａとの摺動
荷重を低減させて機械摩擦損失を低減できるという効果
がある。更に、前記のとおり膨張機部分で回収した動力
の分だけ冷凍サイクルにおける冷凍能力の低下が回復す
る（従来技術に対して冷凍能力が増大する）という効果
がある。以上の結果、本第３の実施例である膨張・圧縮
機を組込んだ冷凍サイクルによる冷凍・空調機器では、
より小さな動力でより大きな冷凍能力を得ることができ
るので冷凍空調機器の効率が向上するという効果があ
る。なお、本第３の実施例である膨張・圧縮機を組込ん
だ冷凍・空調機器をヒートポンプとして暖房機器として
機能させる場合、暖房能力は通常上記の冷凍能力と膨張
・圧縮機３５の消費動力の和であり、上記の冷凍能力の
増大分と消費動力の低減分とが打ち消し合ってしまう
が、暖房機器としての効率は膨張・圧縮機３５による消
費動力の低減分だけ向上する。In the prior art, when the entire amount of the high-pressure liquid refrigerant flowing out of the condenser passes through the throttle such as the expansion means 39, energy is lost as pressure loss, and the lost energy becomes heat and is absorbed by the refrigerant. Therefore, the ability to absorb heat in the evaporator 38, that is, the refrigerating ability is reduced. On the other hand, in the refrigerating / air-conditioning equipment using the refrigerating cycle incorporating the expander / compressor according to the third embodiment, one of the above-mentioned energy of the high-pressure liquid refrigerant, which has conventionally become heat as pressure loss of the throttle portion, The power can be recovered as mechanical energy in the expander part integrated with the compressor part, and the power that must be supplied to the compressor part can be reduced. Particularly, in the third embodiment, the pressure of the working chamber 24 of the compressor portion and the pressure of the working chamber 7 of the expander portion act on the piston head 21a and the piston head 21b of the reciprocating member 21 which are integrated. Therefore, some of the acting forces on the reciprocating member 21 due to the pressures cancel each other out at the stage of the load, and the sliding load between the arm portion 21b of the reciprocating member 21 and the spherical bush 3 and the drive shaft 33 and the bearing portion. There is an effect that the sliding load with 5a can be reduced and the mechanical friction loss can be reduced. Further, as described above, there is an effect that the reduction of the refrigerating capacity in the refrigerating cycle is recovered (the refrigerating capacity is increased as compared with the conventional technique) by the amount of the power recovered in the expander part. As a result of the above, in the refrigeration / air-conditioning equipment using the refrigeration cycle incorporating the expansion / compression device of the third embodiment,
Since a larger refrigerating capacity can be obtained with a smaller power, there is an effect that the efficiency of the refrigerating and air conditioning equipment is improved. When the refrigeration / air-conditioning equipment incorporating the expansion / compressor according to the third embodiment is made to function as a heating device as a heat pump, the heating capacity is usually the above-mentioned refrigeration capacity and power consumption of the expansion / compressor 35. Although the increase in the refrigerating capacity and the decrease in the consumed power cancel each other out, the efficiency as a heating device is improved by the decrease in the consumed power by the expansion / compressor 35.

【００２７】図１２のサイクル構成図では、凝縮器３７
から蒸発器３８に至る2系統の冷媒経路を構成してあ
る。これを膨張・圧縮機３５の膨張機部分を経由する経
路のみとすると、膨張・圧縮機３５における圧縮機作動
室２４の吸入容積（最大容積）と膨張機作動室７の吸入
容積（吸入ポート２２ｂと導通を遮断された時の容積）
との比率が一定値に固定されている場合は、冷凍サイク
ルのループにおける質量流量の連続性から吸入圧力と吐
出圧力との関係が制約され、前記の容積の比率が不適切
であったり周囲温度などの運転条件が大きく変化した場
合には冷凍サイクルの運転圧力条件が不自然な値になる
可能性が懸念される。図１２のサイクル構成図では、凝
縮器３７から蒸発器３８に至る他の系統の冷媒経路にお
いて膨張手段３９の絞り量を調整して、冷凍サイクルの
運転圧力条件を制御できるようにしてある。ただし、前
記の各作動室間の吸入容積比率と周囲温度などの運転条
件とが良くマッチングしている場合や、膨張・圧縮機３
５の各作動室の少なくとも一方における吸入容積が可変
であり容量制御が可能である場合などにおいては、上記
の膨張・圧縮機３５の膨張機部分を経由する経路以外の
経路は必ずしも必要でなく、冷凍サイクルを循環してい
る冷媒の全量から膨張過程での動力を回収できるのでよ
り効率の高い冷凍サイクルを構成できる。また、冷媒の
種類や運転圧力によっては凝縮器３７における放熱過程
で気体から液体への相変化を伴わないことも起り得る
が、その場合の凝縮器３７は放熱器として機能すれば良
い。In the cycle configuration diagram of FIG. 12, the condenser 37
To the evaporator 38, two refrigerant paths are formed. Assuming that this is only the path that passes through the expander portion of the expansion / compressor 35, the suction volume (maximum volume) of the compressor working chamber 24 in the expansion / compressor 35 and the suction volume of the expander working chamber 7 (suction port 22b And the volume when the conduction is cut off)
If the ratio of the pressure is fixed to a constant value, the relationship between the suction pressure and the discharge pressure is restricted due to the continuity of the mass flow rate in the loop of the refrigeration cycle, and the ratio of the volume is inappropriate or the ambient temperature There is a concern that the operating pressure condition of the refrigeration cycle may have an unnatural value when the operating conditions such as the above change drastically. In the cycle configuration diagram of FIG. 12, the operation pressure condition of the refrigeration cycle can be controlled by adjusting the throttle amount of the expansion means 39 in the refrigerant path of the other system from the condenser 37 to the evaporator 38. However, when the suction volume ratio between the working chambers and the operating conditions such as the ambient temperature are well matched, or when the expansion / compression unit 3
5, when the suction volume in at least one of the working chambers is variable and the capacity can be controlled, a route other than the route passing through the expander portion of the expansion / compressor 35 is not always necessary. Since the power in the expansion process can be recovered from the entire amount of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle, a more efficient refrigeration cycle can be constructed. Further, depending on the kind of the refrigerant and the operating pressure, the phase change from gas to liquid may not occur in the heat radiation process in the condenser 37, but the condenser 37 in that case may function as a radiator.

【００２８】本発明の第４の実施例を図１３乃至図１７
に基づいて説明する。図１３ないし図１６に本発明の第
４の実施例である膨張・圧縮機を示す。本第４の実施例
は、図１３の全体の側断面図において下部の作動室４１
が膨張機として機能し上部の作動室４０が圧縮機として
機能する点では図１１の第３の実施例と共通であるが、
空気を作動流体としたものであるために膨張・圧縮機全
体を容器内に密閉する必要がなく図１１におけるモータ
カバー１４のような外部ケーシング部材を持たない等の
相違点がある。The fourth embodiment of the present invention is shown in FIGS.
It will be described based on. 13 to 16 show an expander / compressor according to a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the working chamber 41 at the bottom is shown in the side sectional view of FIG.
Is the same as the third embodiment of FIG. 11 in that it functions as an expander and the upper working chamber 40 functions as a compressor.
Since air is used as the working fluid, there is no need to hermetically seal the entire expander / compressor in the container, and there is no external casing member such as the motor cover 14 in FIG.

【００２９】その他の相違点の１つは、軸受フレーム４
２の軸受け部にグリース潤滑方式の玉軸受４３やニード
ル軸受４４を用いている点である。図１１の第３の実施
例における軸受け部がグリースを溶出してしまう冷媒の
雰囲気中で使用されるのに対して本第４の実施例では空
気雰囲気中での使用となり、グリース密封による潤滑が
可能である。One of the other differences is the bearing frame 4
A grease lubrication type ball bearing 43 and a needle bearing 44 are used for the second bearing portion. Whereas the bearing portion in the third embodiment of FIG. 11 is used in an atmosphere of a refrigerant that elutes grease, in the fourth embodiment, it is used in an air atmosphere, and lubrication by grease sealing is performed. It is possible.

【００３０】次の相違点は、膨張機として機能する下部
作動室４１のピストン頭部４５ｃの直径が圧縮機として
機能する上部作動室４０のピストン頭４５ａの直径に近
い大きさを持っている点である。図１１の第３の実施例
における膨張・圧縮機では、冷凍サイクルに組込まれて
使用されるために、膨張機部から排出される冷媒はまだ
液冷媒を多量に含んでおりその容積は全量が蒸発してガ
ス化した後に圧縮機に吸入される際の容積に比べて大幅
に小さい。したがって、圧縮機部のピストン頭部２１ａ
の直径に対して膨張機部のピストン頭部２１ｃの直径は
大幅に小さい。これに対して空気を作動流体とした本実
施例では、圧縮機部で大気圧から加圧した圧縮空気とほ
ぼ同量の気体を膨張機部で大気圧まで膨張させる使い方
（図１７）を想定しており、圧縮機部のピストン頭部４
５ａの直径に対して膨張機部のピストン頭４５ｃの直径
がほぼ同じ大きさになるように設定してある。The next difference is that the diameter of the piston head 45c of the lower working chamber 41 functioning as an expander is close to the diameter of the piston head 45a of the upper working chamber 40 functioning as a compressor. Is. In the expander / compressor according to the third embodiment of FIG. 11, the refrigerant discharged from the expander unit still contains a large amount of liquid refrigerant because it is used by being incorporated in the refrigeration cycle, and the total volume thereof is It is much smaller than the volume when it is sucked into the compressor after being vaporized and gasified. Therefore, the piston head 21a of the compressor section
The diameter of the piston head 21c of the expander section is significantly smaller than the diameter of On the other hand, in the present embodiment in which air is the working fluid, it is assumed that the expander section expands a gas of about the same amount as the compressed air pressurized from the atmospheric pressure to the atmospheric pressure (FIG. 17). The piston head 4 of the compressor section
The diameter of the piston head 45c of the expander section is set to be substantially the same as the diameter of 5a.

【００３１】これに関連して、往復動部材４５の連絡通
路４５ｆの外周円筒面への開口部の楕円軌跡４６が図１
４と図１５に示されているが、開口している外周円筒面
の半径が大きいために、第１〜第３の実施例における楕
円軌跡１５に比べて短軸の長さが大きくなりより膨らん
だ楕円となっている。なお、膨張機部分では、高圧ガス
は吸入配管４７からシリンダブロック４８に設けられた
吸入通路４８ｃと吸入ポート４８ｄおよび連絡通路４５
ｆを介して作動室４１へ流入し、その後密閉空間内で膨
張して低圧ガスとなり、連絡通路４５ｆからシリンダブ
ロック４８に設けられた吐出ポート４８ｅと吐出通路４
８ｆを介して吐出配管４９から流出する。In this connection, an elliptical locus 46 of the opening of the connecting passage 45f of the reciprocating member 45 to the outer peripheral cylindrical surface is shown in FIG.
4 and FIG. 15, since the radius of the open outer peripheral cylindrical surface is large, the length of the minor axis is larger than that of the elliptical locus 15 in the first to third embodiments, and the bulging is further increased. It has an elliptical shape. In the expander portion, the high pressure gas is supplied from the suction pipe 47 to the suction passage 48c provided in the cylinder block 48, the suction port 48d and the communication passage 45.
The gas flows into the working chamber 41 via f and then expands into a low pressure gas in the sealed space, and the discharge port 48e and the discharge passage 4 provided in the cylinder block 48 from the communication passage 45f.
It flows out from the discharge pipe 49 via 8f.

【００３２】更に、圧縮機部のピストン頭部４５ａの直
径に対して膨張機部のピストン頭４５ｃの直径がほぼ同
じ大きさになるように設定してあるので膨張機部におけ
る回収動力の大きさが圧縮機部における消費動力の大き
さに近くなるため、膨張・圧縮機の全体に供給しなけれ
ばならない動力が小さくて済み、駆動軸５０を駆動する
ためのモータ５１は小容量となっている。Further, since the diameter of the piston head 45c of the expander section is set to be substantially the same as the diameter of the piston head 45a of the compressor section, the amount of recovery power in the expander section is set to be the same. Is close to the amount of power consumed in the compressor unit, the power that must be supplied to the entire expansion / compressor is small, and the motor 51 for driving the drive shaft 50 has a small capacity. .

【００３３】次の相違点は、本第４の実施例では圧縮機
部の吸入経路が前記第３の実施例と相違しており、外部
からの吸入配管から作動室４０までの経路が膨張・圧縮
機の駆動機構が収納されて運動する内部空間５２を介さ
ずに構成されている点である。図１３中のＫ−Ｋ断面で
ある図１６に圧縮機部の吸入経路を示す。図１６で左右
２つの吸入配管５３からシリンダブロック４８の吸入通
路４８ｇに流入した吸入空気は、更に、往復動部材４５
のピストン頭部４５aに形成された吸入口４５ｇを通っ
てピストン頭部４５aの内部空間４５ｈに至り、吸入ポ
ート４５ｂからリベット２６により装着された吸入バル
ブプレート２５を介して作動室４０に吸入される。シリ
ンダブロック４８の吸入通路４８ｇとピストン頭部４５
aの吸入口４５ｇとは、吸入行程の全域にわたり導通し
ている。吸入空気は膨張・圧縮機の内部空間５２を通過
しないので、各摺動部の潤滑のために内部空間５２内に
封入された潤滑油などが混入することを防止できクリー
ンな圧縮空気を得ることができる。The following difference is that in the fourth embodiment, the suction passage of the compressor section is different from that of the third embodiment, and the passage from the suction pipe from the outside to the working chamber 40 expands. The point is that the drive mechanism of the compressor is configured without the intervening internal space 52. FIG. 16 which is a KK cross section in FIG. 13 shows a suction path of the compressor section. In FIG. 16, the intake air flowing into the intake passage 48g of the cylinder block 48 from the two left and right intake pipes 53 is further reciprocated by the reciprocating member 45.
Through the suction port 45g formed in the piston head 45a to reach the internal space 45h of the piston head 45a, and is sucked into the working chamber 40 from the suction port 45b via the suction valve plate 25 mounted by the rivet 26. . Suction passage 48g of cylinder block 48 and piston head 45
The suction port 45g of "a" is electrically connected throughout the suction stroke. Since the intake air does not pass through the internal space 52 of the expansion / compressor, it is possible to prevent the lubricating oil and the like enclosed in the internal space 52 for the lubrication of each sliding part from being mixed and to obtain clean compressed air. You can

【００３４】更に、本第４の実施例では往復動部材４５
のピストン頭部４５ａ、４５ｃとアーム部４５ｄとの結
合構造が前記第３の実施例と相違している。本実施例の
ように作動流体の作動圧力が比較的低い場合には、ピス
トン頭部４５ａ、４５ｃの直径に対してアーム部４５ｄ
と球面ブッシュ３の内周との摺動部の直径がかなり小さ
くても、摺動面圧を実用範囲に抑える設計が可能であ
る。この場合、本実施例のようにピストン頭部４５ａ、
４５ｃを貫通してアーム部４５ｄを挿入しナット４５ｅ
などにより往復動部材４５として一体に結合する方法が
有効である。第１ないし第３の実施例のように２ヵ所の
ピストン頭部直径の少なくとも一方が、往復動部材のア
ーム部の摺動部直径に近い場合には、逆に、アーム部の
中央部を太くし、これを貫通してピストン頭部を挿入し
て一体に固定する方法が採用できる。Further, in the fourth embodiment, the reciprocating member 45 is used.
The connecting structure of the piston head portions 45a and 45c and the arm portion 45d is different from that of the third embodiment. When the working pressure of the working fluid is relatively low as in the present embodiment, the arm portion 45d with respect to the diameter of the piston head portions 45a and 45c.
Even if the diameter of the sliding portion between the inner surface of the spherical bush 3 and the spherical bush 3 is considerably small, it is possible to design the sliding surface pressure within a practical range. In this case, as in this embodiment, the piston head 45a,
45c is penetrated and arm part 45d is inserted and nut 45e
It is effective to integrally couple the reciprocating members 45 with each other. If at least one of the two piston head diameters is close to the sliding portion diameter of the arm portion of the reciprocating member as in the first to third embodiments, conversely, the central portion of the arm portion is made thicker. Then, a method of penetrating this and inserting the piston head portion to integrally fix it can be adopted.

【００３５】図１７に本第４の実施例である膨張・圧縮
機を燃料電池システムに適用した場合のシステム構成図
を示す。右中央部の膨張・圧縮機５６は図１３の本第４
の実施例である膨張・圧縮機である。大気中の空気５７
は右上のエアクリーナー５８を通過した後に膨張・圧縮
機５６の吸入配管５３から流入し、圧縮機部で圧縮され
た後に吐出配管３２より流出し圧縮空気５９として燃料
電池スタック６０のカソード部６０ａに供給される。圧
縮空気５９を供給するのは高密度の酸素をカソート゛部６
０ａに供給することで燃料電池スタック６０の高効率
化、小型化が図れるためである。一方燃料電池スタック
６０のアノード部６０ｂには水素または水素を含有する
ガスである燃料ガス６１が供給される。カソート゛部６０
ａとアノード部６０ｂの間にはイオン透過膜６０ｃが配
されており、アノード部６０ｂに供給された水素または
水素を含有するガスから発生した水素イオン（＋イオ
ン）がこのイオン透過膜６０ｃを透過し、カソート゛部６
０ａに供給された酸素から発生する酸素イオン（−イオ
ン）と結合して水分を生成する過程で、燃料電池スタッ
ク６０からカソート゛部６０ａとアノード部６０ｂとを電
極として電力６０ｄを取り出すことができる。アノード
部６０ｂに供給された燃料ガス６１は、水素を消費され
た後に排気ガス６２として燃料電池スタック６０から排
出され、改質器（図示せず）の熱源などに利用される。
カソート゛部６０ａに供給された圧縮空気５６は酸素の一
部を消費されるが新たに生成された水分が追加され、高
圧排空気６３として燃料電池スタック６０から排出され
る。その後、膨張・圧縮機５６に吸入配管４７から再流
入し、膨張機部で膨張した後に吐出配管４９より流出し
て低圧排空気６４として最終的には大気中に放出され
る。FIG. 17 is a system configuration diagram when the expander / compressor according to the fourth embodiment is applied to a fuel cell system. The expander / compressor 56 at the right center is the fourth one in FIG.
It is an expansion / compression machine which is an embodiment of. Air in the atmosphere 57
Passes through the air cleaner 58 on the upper right and then flows in from the suction pipe 53 of the expander / compressor 56, is compressed in the compressor part, and then flows out from the discharge pipe 32, and is discharged as compressed air 59 to the cathode part 60a of the fuel cell stack 60. Supplied. The compressed air 59 is supplied by the high density oxygen sort part 6
This is because the efficiency of the fuel cell stack 60 and the size reduction can be achieved by supplying the fuel cell stack 60a to 0a. On the other hand, the fuel gas 61, which is hydrogen or a gas containing hydrogen, is supplied to the anode portion 60b of the fuel cell stack 60. Cast part 60
An ion permeable membrane 60c is disposed between a and the anode portion 60b, and hydrogen ions (+ ions) generated from hydrogen or a gas containing hydrogen supplied to the anode portion 60b permeate the ion permeable membrane 60c. Then, the sorting section 6
Electric power 60d can be taken out from the fuel cell stack 60 by using the sort portion 60a and the anode portion 60b as electrodes in the process of combining with oxygen ions (− ions) generated from oxygen supplied to 0a to generate water. The fuel gas 61 supplied to the anode part 60b is exhausted from the fuel cell stack 60 as exhaust gas 62 after hydrogen is consumed, and is used as a heat source of a reformer (not shown).
The compressed air 56 supplied to the cassette portion 60a consumes a part of oxygen, but newly generated water is added, and the compressed air 56 is discharged from the fuel cell stack 60 as high-pressure exhaust air 63. After that, it re-enters the expansion / compressor 56 from the suction pipe 47, expands in the expander section, then flows out from the discharge pipe 49, and finally is discharged into the atmosphere as low-pressure exhaust air 64.

【００３６】なお、膨張機部分では、高圧ガスはからシ
リンダブロック４８に設けられた吸入通路４８ｃと吸入
ポート４８ｄおよび連絡通路４５ｆを介して作動室４１
へ流入し、その後密閉空間内で膨張して低圧ガスとな
り、連絡通路４５ｆからシリンダブロック４８に設けら
れた吐出ポート４８ｅと吐出通路４８ｆを介して吐出配
管４９から流出する。In the expander portion, the high pressure gas flows from the working chamber 41 through the suction passage 48c provided in the cylinder block 48, the suction port 48d and the communication passage 45f.
And then expands in the closed space to become low-pressure gas, and flows out of the discharge pipe 49 from the communication passage 45f through the discharge port 48e provided in the cylinder block 48 and the discharge passage 48f.

【００３７】本第４の実施例の膨張・圧縮機５６を組込
んだ燃料電池システムでは、圧縮空気５９を供給するた
めに必要な動力の一部に動力回収機構で回収した動力を
利用するので、外部から新規に供給しなければならない
正味の動力を低減することができる。また、圧縮機部分
と膨張機部分とが独立している通常の動力回収機構では
圧縮機部分と膨張機部分のそれぞれで機械摩擦損失が発
生して合計の機械摩擦損失が大きくなるのに対して、本
第４の実施例では第３の実施例と同様に共通の部品であ
る往復動部材４５に作用する荷重の段階で打消し合わせ
て各摺動部の摺動荷重を低減し、機械摩擦損失をむしろ
低減させている。この事により膨張・圧縮機５６の効率
が高くなり、これを用いた燃料電池システム全体の効率
荷重が一層高くなるという効果がある。In the fuel cell system incorporating the expander / compressor 56 of the fourth embodiment, the power recovered by the power recovery mechanism is used as a part of the power necessary for supplying the compressed air 59. It is possible to reduce the net power that must be newly supplied from the outside. In addition, in a normal power recovery mechanism in which the compressor part and the expander part are independent, mechanical friction loss occurs in each of the compressor part and the expander part, and the total mechanical friction loss increases. In the fourth embodiment, as in the third embodiment, the sliding load of each sliding portion is reduced by canceling out at the stage of the load acting on the reciprocating member 45, which is a common component, to reduce mechanical friction. The loss is rather reduced. This has the effect of increasing the efficiency of the expander / compressor 56 and further increasing the efficiency load of the entire fuel cell system using the expander / compressor 56.

【００３８】本発明の第５の実施例を図１８に基づいて
説明する。図１８は、本発明の第５の実施例である圧縮
機を示す。第５の実施例は図１８の全体の側断面図にお
いて中央の上部と下部に形成された２つの作動室６５は
いずれも圧縮機の作動室として機能する。すなわち、本
第５の実施例は２気筒の圧縮機である。作動流体は二酸
化炭素であり、作動室内の圧力は従来のフロン系冷媒に
対して４〜５倍と非常に高圧になる。その反面、冷媒の
単位体積当たりの冷凍能力も４〜５倍となり、同一の冷
凍能力を発生させる圧縮機の行程容積は小さくて良い。
図１８の圧縮機では、往復動部材６６における２つのピ
ストント頭部６６ａの直径のみを小さくすることで行程
容積を小さくしてあり、駆動アーム部６７ａに装着され
た球面ブッシュ３の球心が駆動軸６７の回転軸から偏位
している量を減少させることにより往復動部材６６の往
復運動のストロークを減らすことはしていない。また、
従来のフロン系冷媒で同一冷凍能力を持つ２気筒圧縮機
に比べて、往復動部材６６のアーム部６６ｂと球面ブッ
シュ３との摺動部の径や軸方向長さ、および、駆動軸６
７と軸受フレーム６８との摺動部の径や軸方向長さなど
は同等の大きさを確保しており、摺動部の受圧面積は従
来と同等である。このような設計は、本発明で採用して
いる容積形機械の機構では作動室の圧力が直接作用する
往復動部材６６の内部に摺動部を持たないために、ピス
トン部の径と摺動部の大きさなどの寸法諸元とを互いの
制約なしにそれぞれ独立して設定できることにより可能
になっている。なお、従来のクランクスライダ機構をに
よるレシプロ機構では、コンロッドの小端部にあるピス
トンピンが作動室の圧力が直接作用するピストンの内部
にあるため、ピストン径を小さくした時にコンロッドと
の摺動部の受圧面積を従来と同等に維持するのが困難と
なる。また、ローリングピストン方式などのロータリ圧
縮機では、作動室の圧力が直接作用する面積を低減する
ために円筒形状ロータ（ピストン）の幅または径を縮小
すると、ロータの内部にあるシャフトの偏心ピン部とロ
ータ内周面との摺動部の受圧面積を従来と同等に維持す
るのが難しい。A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 18 shows a compressor which is a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the two working chambers 65 formed in the upper and lower portions of the center in the overall side sectional view of FIG. 18 both function as working chambers of the compressor. That is, the fifth embodiment is a two-cylinder compressor. The working fluid is carbon dioxide, and the pressure in the working chamber is 4 to 5 times as high as that of the conventional CFC refrigerant, which is extremely high. On the other hand, the refrigerating capacity per unit volume of the refrigerant is 4 to 5 times, and the stroke volume of the compressor that generates the same refrigerating capacity may be small.
In the compressor of FIG. 18, the stroke volume is reduced by reducing only the diameters of the two piston heads 66a of the reciprocating member 66, and the spherical center of the spherical bush 3 mounted on the drive arm 67a is driven. The stroke of the reciprocating motion of the reciprocating member 66 is not reduced by reducing the amount of deviation of the shaft 67 from the axis of rotation. Also,
Compared with a conventional two-cylinder compressor having the same refrigerating capacity with a CFC-based refrigerant, the diameter and axial length of the sliding portion between the arm portion 66b of the reciprocating member 66 and the spherical bush 3, and the drive shaft 6
The sliding portion between the bearing 7 and the bearing frame 68 has the same diameter and axial length, and the pressure receiving area of the sliding portion is the same as the conventional one. Such a design does not have a sliding portion inside the reciprocating member 66 in which the pressure of the working chamber directly acts in the mechanism of the positive displacement machine adopted in the present invention, and therefore the diameter of the piston portion and the sliding This is possible because the dimensions such as the size of the parts can be set independently of each other without any restrictions. In a conventional reciprocating mechanism that uses a crank slider mechanism, the piston pin at the small end of the connecting rod is inside the piston that is directly acted on by the pressure in the working chamber. It becomes difficult to maintain the pressure receiving area of the same as the conventional one. In a rotary compressor such as a rolling piston system, if the width or diameter of the cylindrical rotor (piston) is reduced to reduce the area where the pressure in the working chamber directly acts, the eccentric pin part of the shaft inside the rotor It is difficult to maintain the pressure receiving area of the sliding portion between the rotor and the inner peripheral surface of the rotor at the same level as in the conventional case.

【００３９】作動流体である二酸化炭素は、シリンダブ
ロック６９に取付けられた吸入配管７０より圧縮機の内
部空間７１に流入し、往復動部材６６に設けた吸入口６
６ｄからピストント頭部６６ａの内部空間６６ｅに至
り、吸入ポート６６ｆからリベット７２でピストント頭
部６６ａに装着された吸入バルブプレート７３を介して
作動室６５に吸入される。作動室６５で圧縮された後
に、シリンダヘッド７４に形成された吐出ポート７４ａ
より吐出バルブプレート７５と吐出バルブ押え７６を介
して吐出空間７７に吐出される。吐出バルブプレート７
５と吐出バルブ押え７６はボルト（図示せず）によりシ
リンダヘッド７４に固定されている。シリンダヘッド７
４は吐出空間７７を取囲む吐出室カバー７８と共にボル
トによりシリンダブロック６９に固定されている。吐出
室カバー７８には吐出配管７９が連結されており、高圧
の作動流体は最終的にここから圧縮室外へ流出する。Carbon dioxide, which is the working fluid, flows into the internal space 71 of the compressor from the suction pipe 70 attached to the cylinder block 69, and the suction port 6 provided in the reciprocating member 66.
6d reaches the internal space 66e of the piston head portion 66a, and is sucked into the working chamber 65 from the suction port 66f by the rivet 72 via the suction valve plate 73 attached to the piston head portion 66a. A discharge port 74a formed in the cylinder head 74 after being compressed in the working chamber 65
It is discharged into the discharge space 77 through the discharge valve plate 75 and the discharge valve retainer 76. Discharge valve plate 7
5 and the discharge valve retainer 76 are fixed to the cylinder head 74 with bolts (not shown). Cylinder head 7
4 is fixed to the cylinder block 69 by a bolt together with a discharge chamber cover 78 that surrounds the discharge space 77. A discharge pipe 79 is connected to the discharge chamber cover 78, and the high-pressure working fluid finally flows out of the compression chamber from here.

【００４０】本第５の実施例では、作動流体が二酸化炭
素であるため往復動部材６６の２つのピストン頭部６６
ａは径がいずれも小さく、それらが挿入されるシリンダ
ブロック６９の２つの内周円筒面６９ａも径が小さい。
往復動部材６６のピストン頭部６６ａに内周円筒面６９
ａの径より太い部分を形成すると、組立ての際にシリン
ダブロック６９の内周円筒面６９ａに挿入できなくな
る。一方で、内周円筒面６９ａの径に対するアーム部６
６ｂの径の比率は従来冷媒の場合に比べて相対的に大き
くなっており、往復動部材６６を組立てる際に図１３の
ようにピストン頭部６６ａに形成した穴にアーム部６６
ｂを挿入する構造では強度が確保できない。したがっ
て、本第５の実施例ではアーム部６６ｂの中央に太い部
分を形成し、これに設けた穴にピストン頭部６６ａを挿
入してピン６６ｃで固定する構造を採用している。In the fifth embodiment, since the working fluid is carbon dioxide, the two piston heads 66 of the reciprocating member 66 are used.
a has a small diameter, and the two inner peripheral cylindrical surfaces 69a of the cylinder block 69 into which they are inserted also have a small diameter.
The piston head 66a of the reciprocating member 66 has an inner cylindrical surface 69
If a portion thicker than the diameter of a is formed, it cannot be inserted into the inner peripheral cylindrical surface 69a of the cylinder block 69 during assembly. On the other hand, the arm portion 6 with respect to the diameter of the inner peripheral cylindrical surface 69a
The diameter ratio of 6b is relatively larger than that of the conventional refrigerant, and when the reciprocating member 66 is assembled, the arm portion 66 is formed in the hole formed in the piston head 66a as shown in FIG.
The strength cannot be secured by the structure in which b is inserted. Therefore, in the fifth embodiment, a structure is employed in which a thick portion is formed in the center of the arm portion 66b, the piston head portion 66a is inserted into the hole provided therein, and fixed by the pin 66c.

【００４１】本第５の実施例では、作動流体が二酸化炭
素であることと２つの作動室６５にて圧縮仕事を行なう
２気筒構造であるために、各作動室６５の行程容積が小
さい割には消費動力が大きいので駆動用モータ８０は大
きく、これを囲んで密閉空間を形成するモータカバー８
１も大きい。In the fifth embodiment, since the working fluid is carbon dioxide and the two-cylinder structure performs compression work in the two working chambers 65, the stroke volume of each working chamber 65 is small. Since the power consumption is large, the drive motor 80 is large, and the motor cover 8 that surrounds the drive motor 80 forms a closed space.
1 is also large.

【００４２】本第５の実施例によれば、まず二酸化炭素
などの高圧の作動ガスを用いた場合でも、その圧力をう
ける部材である往復動部材６６のピストン頭部６６ａの
径を縮小する際の制約条件が無いので摺動部の荷重を増
大させぬ設計が容易であり、機械摩擦損失を増大させな
い設計が可能である。また、その際に軸受部などの摺動
部の面積を縮小する必要が無いので摺動部の摺動面圧を
増大させぬ設計が容易であり、信頼性を低下させない設
計が可能である。また、主要部品である往復動部材６６
において、ピストン頭部６６ａを縮小してもアーム部６
６ｂとの結合部の強度を十分確保することができる。す
なわち、二酸化炭素のような非常に高圧であるが自然界
の元々存在し環境への負荷の小さい作動ガスを冷媒とし
た冷凍空調システムの実用化が容易になる。According to the fifth embodiment, even when a high-pressure working gas such as carbon dioxide is used, when the diameter of the piston head 66a of the reciprocating member 66, which is a member that receives the pressure, is first reduced. Since there is no constraint condition of (3), it is easy to design without increasing the load of the sliding portion, and a design that does not increase mechanical friction loss is possible. Further, in that case, since it is not necessary to reduce the area of the sliding portion such as the bearing portion, it is easy to design without increasing the sliding surface pressure of the sliding portion, and it is possible to design without lowering the reliability. Further, the reciprocating member 66, which is a main component,
In the above, even if the piston head portion 66a is reduced, the arm portion 6
It is possible to sufficiently secure the strength of the joint portion with 6b. That is, it becomes easy to put into practical use a refrigerating and air-conditioning system using a working gas, such as carbon dioxide, which has a very high pressure but originally exists in nature and has a small load on the environment.

【００４３】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、レシプロ形容積形機械
でバルブ機構のための可動部品を不要とできその生産性
と信頼性が向上するという効果がある。また本発明によ
れば、容積形圧縮機で軸受等の摺動部の大きさや受圧面
積を減少させること無しに作動室の受圧面積を低減でき
るので、２酸化炭素などの超高圧冷媒を作動流体として
も摺動部の荷重や摺動面圧を増大させぬことが可能であ
り信頼性や機械効率の大幅な低下を防止できるという効
果がある。更に本発明によれば、圧縮機と膨張機とを一
体化した容積形機械の各摺動部に作用する荷重が低減で
きるので機械効率が向上し、膨張機による効率的な動力
回収が可能になり、動力回収機構を組込んだ冷凍サイク
ルなどのシステム全体の効率が大きく向上するという効
果がある。According to the present invention, it is possible to eliminate the need for a moving part for a valve mechanism in a reciprocating positive displacement machine and improve its productivity and reliability. Further, according to the present invention, the pressure receiving area of the working chamber can be reduced in the positive displacement compressor without reducing the size of the sliding portion such as the bearing or the pressure receiving area. Therefore, an ultrahigh pressure refrigerant such as carbon dioxide can be used as the working fluid. Even in this case, it is possible to prevent the load of the sliding portion and the sliding surface pressure from increasing, and it is possible to prevent a significant decrease in reliability and mechanical efficiency. Further, according to the present invention, since the load acting on each sliding portion of the positive displacement machine in which the compressor and the expander are integrated can be reduced, the mechanical efficiency is improved, and the expander can efficiently recover the power. Thus, there is an effect that the efficiency of the entire system such as a refrigeration cycle incorporating a power recovery mechanism is greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第1の実施例であるポンプの全体の側
断面図。FIG. 1 is a side sectional view of an entire pump which is a first embodiment of the present invention.

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.

【図３】図１におけるＢ−Ｂ断面図。3 is a sectional view taken along line BB in FIG.

【図４】図１におけるＣ−Ｃ断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line CC in FIG.

【図５】図１におけるＤ−Ｄ断面図。5 is a sectional view taken along line DD of FIG.

【図６】本発明の第２の実施例である膨張機の全体の側
断面図。FIG. 6 is a side sectional view of an entire expander that is a second embodiment of the present invention.

【図７】図６におけるＥ−Ｅ断面図。7 is a sectional view taken along line EE in FIG.

【図８】図６におけるＦ−Ｆ断面図。FIG. 8 is a sectional view taken along line FF in FIG.

【図９】図６におけるＧ−Ｇ断面図。9 is a sectional view taken along line GG in FIG.

【図１０】図６におけるＨ−Ｈ断面図。10 is a sectional view taken along line HH in FIG.

【図１１】本発明の第３の実施例である冷媒を作動流体
とした膨張・圧縮機の全体の側断面図。FIG. 11 is a side sectional view of an entire expansion / compression device using a refrigerant as a working fluid according to a third embodiment of the present invention.

【図１２】本発明の第３の実施例である膨張・圧縮機を
冷凍・空調機器に適用した場合の冷凍サイクル構成図。FIG. 12 is a refrigeration cycle configuration diagram when the expansion / compression device according to the third embodiment of the present invention is applied to refrigeration / air conditioning equipment.

【図１３】本発明の第４の実施例である空気用の膨張・
圧縮機の全体の側断面図。FIG. 13 is a fourth embodiment of the present invention for expansion for air
The sectional side view of the whole compressor.

【図１４】図１３におけるＩ−Ｉ断面図。14 is a cross-sectional view taken along the line I-I in FIG. 13.

【図１５】図１３におけるＪ−Ｊ断面図。FIG. 15 is a sectional view taken along line JJ in FIG.

【図１６】図１３におけるＫ−Ｋ断面図。16 is a sectional view taken along line KK in FIG.

【図１７】本発明の第４の実施例である膨張・圧縮機を
燃料電池システムに適用した場合のシステム構成図。FIG. 17 is a system configuration diagram when the expander / compressor according to the fourth embodiment of the present invention is applied to a fuel cell system.

【図１８】は本発明の第５の実施例である圧縮機の全体
の側断面図。FIG. 18 is a side sectional view of an entire compressor which is a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…往復動部材、１ａ…ピストン頭部、１ｂ…アーム
部、１ｃ…ピン、１ｄ…連絡通路、２…シリンダブロッ
ク、２ａ…内周円筒面、２ｂ…吸入ポート、２ｃ…吐出
ポート、３…球面ブッシュ、４…駆動軸、４ａ…駆動ア
ーム部、４ｂ…釣合い質量、５…軸受フレーム、５ａ…
軸受部、６…シリンダヘッド、７…作動室、８…カバ
ー、９…カバー、１０…吸入配管、１１…吐出配管、１
２…駆動用モータ、１２ａ…ステータ部、１２ｂ…ロー
タ部、１３…釣合い質量、１４…モータカバー、１５…
楕円軌跡、１６…シリンダブロック、１６ａ…内周円筒
面、１６ｂ…吸入ポート、１６ｃ…吐出ポート、１７…
カバー、１８…吸入配管、１９…出力軸、１９ａ…出力
アーム部、１９ｂ…釣合い質量、２０…発電機、２０ａ
…ステータ部、２０ｂ…ロータ部、２１…往復動部材、
２１ａ…ピストン頭部、２１ｂ…吸入ポート、２１ｃ…
ピストン頭部、２１ｄ…アーム部、２１ｅ…ピン、２１
ｆ…連絡通路、２２…シリンダブロック、２２ａ…内周
円筒面、２２ｂ…内周円筒面、２２ｃ…吸入ポート、２
２ｄ…吐出ポート、２３…シリンダヘッド、２３ａ…吐
出ポート、２４…作動室、２５…吸入バルブプレート、
２６…リベット、２７…吸入配管、２８…吐出バルブプ
レート、２９…吐出バルブ押え、３０…吐出空間、３１
…吐出室カバー、３２…吐出配管、３３…駆動軸、３３
ａ…駆動アーム部、３３ｂ…釣合い質量、３４…駆動用
モータ、３４ａ…ステータ部、３４ｂ…ロータ部、３５
…膨張・圧縮機、３６…サイクル配管、３７…凝縮器、
３８…蒸発器、３９…膨張手段、４０…作動室、４１…
作動室、４２…軸受フレーム、４３…玉軸受、４４…ニ
ードル軸受、４５…往復動部材、４５ａ…ピストン頭
部、４５ｂ…吸入ポート、４５ｃ…ピストン頭部、４５
ｄ…アーム部、４５ｅ…ナット、４５ｆ…連絡通路、４
５ｇ…吸入口、４５ｈ…内部空間、４６…楕円軌跡、４
７…吸入配管、４８…シリンダブロック、４８ｃ…吸入
通路、４８ｄ…吸入ポート、４８ｅ…吐出ポート、４８
ｆ…吐出通路、４８ｇ…吸入通路、４９…吐出配管、５
０…駆動軸、５１…モータ、５２…内部空間、５３…吸
入配管、５４…シリンダヘッド、５５…釣合い質量、５
６…膨張・圧縮機、５７…空気、５８…エアクリーナ
ー、５９…圧縮空気、６０…燃料電池スタック、６０ａ
…カソード部、６０ｂ…アノード部、６０ｃ…イオン透
過膜、６０ｄ…電力、６１…燃料ガス、６２…排気ガ
ス、６３…高圧排空気、６４…低圧排空気、６５…作動
室、６６…往復動部材、６６ａ…ピストント頭部、６６
ｂ…アーム部、６６ｃ…ピン、６６ｄ…吸入口、６６ｅ
…内部空間、６６ｆ…吸入ポート、６７…駆動軸、６７
ａ…駆動アーム部、６７ｂ…釣合い質量、６８…軸受フ
レーム、６８ａ…軸受部、６９…シリンダブロック、６
９ａ…内周円筒面、７０…吸入配管、７１…内部空間、
７２…リベット、７３…吸入バルブプレート、７４…シ
リンダヘッド、７４ａ…吐出ポート、７５…吐出バルブ
プレート、７６…吐出バルブ押え、７７…吐出空間、７
８…吐出室カバー、７９…吐出配管、８０…駆動用モー
タ、８０ａ…ステータ部、８０ｂ…ロータ部、８１…モ
ータカバー、８２…釣合い質量。1 ... Reciprocating member, 1a ... Piston head, 1b ... Arm part, 1c ... Pin, 1d ... Communication passage, 2 ... Cylinder block, 2a ... Inner peripheral cylindrical surface, 2b ... Suction port, 2c ... Discharge port, 3 ... Spherical bush, 4 ... Drive shaft, 4a ... Drive arm portion, 4b ... Balance mass, 5 ... Bearing frame, 5a ...
Bearing part, 6 ... Cylinder head, 7 ... Working chamber, 8 ... Cover, 9 ... Cover, 10 ... Suction pipe, 11 ... Discharge pipe, 1
2 ... Drive motor, 12a ... Stator part, 12b ... Rotor part, 13 ... Balance mass, 14 ... Motor cover, 15 ...
Elliptical locus, 16 ... Cylinder block, 16a ... Inner peripheral cylindrical surface, 16b ... Suction port, 16c ... Discharge port, 17 ...
Cover, 18 ... Suction pipe, 19 ... Output shaft, 19a ... Output arm part, 19b ... Balance mass, 20 ... Generator, 20a
... stator part, 20b ... rotor part, 21 ... reciprocating member,
21a ... Piston head, 21b ... Suction port, 21c ...
Piston head, 21d ... Arm part, 21e ... Pin, 21
f ... communication passage, 22 ... cylinder block, 22a ... inner peripheral cylindrical surface, 22b ... inner peripheral cylindrical surface, 22c ... suction port, 2
2d ... Discharge port, 23 ... Cylinder head, 23a ... Discharge port, 24 ... Working chamber, 25 ... Suction valve plate,
26 ... Rivet, 27 ... Suction pipe, 28 ... Discharge valve plate, 29 ... Discharge valve retainer, 30 ... Discharge space, 31
... Discharge chamber cover, 32 ... Discharge pipe, 33 ... Drive shaft, 33
a ... drive arm part, 33b ... balanced mass, 34 ... drive motor, 34a ... stator part, 34b ... rotor part, 35
… Expansion / compressor, 36… Cycle piping, 37… Condenser,
38 ... Evaporator, 39 ... Expansion means, 40 ... Working chamber, 41 ...
Working chamber, 42 ... Bearing frame, 43 ... Ball bearing, 44 ... Needle bearing, 45 ... Reciprocating member, 45a ... Piston head, 45b ... Suction port, 45c ... Piston head, 45
d ... Arm part, 45e ... Nut, 45f ... Communication passage, 4
5g ... intake port, 45h ... internal space, 46 ... elliptical locus, 4
7 ... Suction piping, 48 ... Cylinder block, 48c ... Suction passage, 48d ... Suction port, 48e ... Discharge port, 48
f ... Discharge passage, 48 g ... Suction passage, 49 ... Discharge pipe, 5
0 ... Drive shaft, 51 ... Motor, 52 ... Internal space, 53 ... Suction pipe, 54 ... Cylinder head, 55 ... Balance mass, 5
6 ... Expansion / compressor, 57 ... Air, 58 ... Air cleaner, 59 ... Compressed air, 60 ... Fuel cell stack, 60a
... cathode part, 60b ... anode part, 60c ... ion permeable membrane, 60d ... electric power, 61 ... fuel gas, 62 ... exhaust gas, 63 ... high pressure exhaust air, 64 ... low pressure exhaust air, 65 ... working chamber, 66 ... reciprocating motion Member, 66a ... Piston head, 66
b ... Arm part, 66c ... Pin, 66d ... Suction port, 66e
... Internal space, 66f ... Suction port, 67 ... Drive shaft, 67
a ... drive arm part, 67b ... balanced mass, 68 ... bearing frame, 68a ... bearing part, 69 ... cylinder block, 6
9a ... Inner peripheral cylindrical surface, 70 ... Suction pipe, 71 ... Internal space,
72 ... Rivet, 73 ... Suction valve plate, 74 ... Cylinder head, 74a ... Discharge port, 75 ... Discharge valve plate, 76 ... Discharge valve retainer, 77 ... Discharge space, 7
8 ... Discharge chamber cover, 79 ... Discharge pipe, 80 ... Drive motor, 80a ... Stator part, 80b ... Rotor part, 81 ... Motor cover, 82 ... Balance mass.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｂ 27/02 Ｆ０４Ｂ 27/02 Ｊ Ｆ２５Ｂ 1/00 ３０４ Ｆ２５Ｂ 1/00 ３０４Ｚ 1/02 1/02 Ｚ Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｎ (72)発明者 近野 雅嗣 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 東條 健司 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム清水生産本部内 (72)発明者 大島 健一 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 Ｆターム(参考） 3H070 AA00 BB02 BB13 BB15 BB23 CC14 CC21 CC31 CC35 DD01 DD11 DD58 DD61 3H075 AA00 BB02 BB19 BB30 CC12 CC32 CC35 CC36 DA03 DA04 DA11 DB03 DB29 3H076 AA03 BB21 BB32 BB41 BB43 CC07 CC24 CC28 CC31 CC81 5H027 AA06 BC14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI theme code (reference) F04B 27/02 F04B 27/02 J F25B 1/00 304 F25B 1/00 304Z 1/02 1/02 Z H01M 8/04 H01M 8/04 N (72) Inventor Masatsugu Konno 502 Jinrachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery Research Laboratory, Hiritsu Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Tojo 390, Muramatsu, Shimizu-shi, Hitachi Hitachi Air Conditioning Systems Co., Ltd. Shimizu Production Headquarters (72) Inventor Kenichi Oshima 800 Tomita, Ohira-cho, Shimotsuga-gun, Tochigi Prefecture F-Term (Refer to) 3H070 AA00 BB02 BB13 BB15 BB23 CC14 CC21 CC31 CC35 DD01 DD11 DD58 DD61 3H075 AA00 BB02 BB19 BB30 CC12 CC32 CC35 CC36 DA03 DA04 DA11 DB03 DB29 3H076 AA03 BB21 BB32 BB41 BB43 CC07 CC24 CC28 CC31 CC81 5H027 AA06 B C14

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】往復運動により密閉された作動空間の容積
を変化させるピストン部およびそのピストン部の往復運
動方向と直角方向であって互いに反対側に伸びる２つの
アーム部を有する往復動部材と、作動空間の一部であり
前記ピストン部の往復運動を案内する案内部材と、軸方
向を同じくして互いに逆方向に回転し、その回転軸から
半径方向に偏位した位置でそれぞれ前記アーム部を支持
する２つの軸部材と、により前記ピストン部が往復運動
方向の軸線回りに揺動運動しながら往復運動する容積形
機械において、前記作動空間の容積が増大している期間
に低圧の作動流体空間とその作動室とを連通させ、作動
空間の容積が減少している期間の少なくとも一部期間に
高圧の作動流体空間と該作動室とを連通させたことを特
徴とする容積形機械。1. A reciprocating member having a piston part for changing the volume of a working space closed by reciprocating motion and two arm parts extending in opposite directions to each other at a direction perpendicular to the reciprocating direction of the piston part. A guide member that is a part of the working space and that guides the reciprocating motion of the piston portion rotates in opposite directions with the same axial direction, and the arm portions are respectively deviated in the radial direction from the rotation axis. In a positive displacement machine in which the piston part reciprocates while swinging around an axis line in the reciprocating direction by two supporting shaft members, a low-pressure working fluid space during a period in which the volume of the working space is increasing. And the working chamber thereof are communicated with each other, and the high-pressure working fluid space and the working chamber are communicated with each other during at least a part of a period in which the volume of the working space is decreasing. . 【請求項２】往復運動により密閉された作動空間の容積
を変化させるピストン部およびそのピストン部の往復運
動方向と直角方向であって互いに反対側に伸びる２つの
アーム部を有する往復動部材と、作動空間の一部であり
前記ピストン部の往復運動を案内する案内部材と、軸方
向を同じくして互いに逆方向に回転し、その回転軸から
半径方向に偏位した位置でそれぞれ前記アーム部を支持
する２つの軸部材と、により前記ピストン部が往復運動
方向の軸線回りに揺動運動しながら往復運動する容積形
機械において、前記作動空間の容積が増大している期間
の少なくとも一部期間に高圧の作動流体空間と該作動室
とを連通させ、作動空間の容積が減少している期間に低
圧の作動流体空間と該作動室とを連通させた容積形機
械。2. A reciprocating member having a piston portion for changing the volume of a closed working space by reciprocating movement and two arm portions extending in opposite directions to each other in a direction perpendicular to the reciprocating movement direction of the piston portion. A guide member that is a part of the working space and that guides the reciprocating motion of the piston portion rotates in opposite directions with the same axial direction, and the arm portions are respectively deviated in the radial direction from the rotation axis. In a positive displacement machine in which the piston portion reciprocates while swinging around the axis line in the reciprocating direction by the two supporting shaft members, at least a part of the period in which the volume of the working space is increasing. A positive displacement machine in which a high-pressure working fluid space is communicated with the working chamber, and a low-pressure working fluid space is communicated with the working chamber while the volume of the working space is decreasing. 【請求項３】他の部材に案内されて往復運動と該往復運
動方向の軸線回りの揺動運動を行なう２つのピストン部
および該往復運動方向と直角方向で互いに反対側に突出
した２つのアーム部からなる往復動部材と、前記往復動
部材のピストン部を案内する他の部材である案内部材
と、同軸の回転軸回りに互いに逆方向に回転しながらそ
の回転軸から半径方向に偏位した位置でそれぞれ前記往
復動部材のアーム部の１つを相対的な回転とその回転軸
方向の変化が可能に支持する２つの軸部材と、前記２つ
の軸部材の回転を支持する軸受部材とを構成要素に持
ち、前記往復動部材の２つのピストン部のそれぞれに隣
接して密閉空間を形成して２つの作動空間とし、一方の
作動空間は前記２つの軸部材の互いに逆方向の回転によ
り容積を変化させて作動流体の移送や圧縮を行なう容積
形マシンとして機能し、他方の作動空間は作動流体の圧
力により容積を変化させ前記２つの軸部材を互いに逆方
向に回転駆動する容積形エンジンとして機能することを
特徴とする容積形機械。3. Two piston parts guided by another member to perform reciprocating motion and oscillating motion around an axis in the reciprocating motion direction, and two arms projecting opposite to each other in a direction perpendicular to the reciprocating motion direction. And a guide member that is another member for guiding the piston portion of the reciprocating member, and is displaced in the radial direction from the rotating shaft while rotating in opposite directions around the coaxial rotating shaft. Two shaft members that respectively support one of the arm portions of the reciprocating member in a position so as to be capable of relative rotation and change in the rotational axis direction thereof, and a bearing member that supports rotation of the two shaft members. As a constituent element, a closed space is formed adjacent to each of the two piston portions of the reciprocating member to form two working spaces, one working space being a volume due to rotation of the two shaft members in opposite directions. Made by changing It functions as a positive displacement machine that transfers and compresses fluid, and the other working space functions as a positive displacement engine that changes the volume by the pressure of the working fluid and rotationally drives the two shaft members in opposite directions. Positive displacement machine. 【請求項４】請求項３において、２つの軸部材はそれぞ
れ電動機により回転駆動され、容積形マシン部分は気体
を作動流体とする圧縮機であり、容積形エンジン部分は
前記圧縮機において圧縮された気体の少なくとも一部を
作動流体とする膨張機であることを特徴とする容積形機
械。4. The three shaft members according to claim 3, wherein each of the two shaft members is rotationally driven by an electric motor, the positive displacement machine portion is a compressor using gas as a working fluid, and the positive displacement engine portion is compressed by the compressor. A positive displacement machine which is an expander using at least a part of gas as a working fluid. 【請求項５】低圧の冷媒ガスを圧縮する圧縮手段と、圧
縮されて高温高圧になった冷媒ガスから熱を放熱する冷
却手段と、冷却された高圧冷媒を減圧するための膨張手
段と、減圧された後に液冷媒部分を蒸発させるための加
熱手段と、それらを連結して閉サイクルを形成する配管
とを構成要素に持つ冷凍サイクルにおいて、前記圧縮手
段として請求項４の容積形機械の容積形マシン部分を用
い、前記膨張手段として請求項４の容積形機械の容積形
エンジン部分を用いたことを特徴とする冷凍サイクルお
よび冷凍・空調機器。5. A compression means for compressing a low pressure refrigerant gas, a cooling means for radiating heat from the compressed refrigerant gas that has become high temperature and high pressure, an expansion means for decompressing the cooled high pressure refrigerant, and a decompression. In a refrigeration cycle having heating means for evaporating the liquid refrigerant portion after being formed and piping for connecting them to form a closed cycle as constituent elements, the positive displacement type of the positive displacement machine according to claim 4 as the compression means. A refrigerating cycle and a refrigerating / air-conditioning apparatus, wherein a machine portion is used and the positive displacement engine portion of the positive displacement machine according to claim 4 is used as the expansion means. 【請求項６】低圧の冷媒ガスを圧縮する圧縮手段と、圧
縮されて高温高圧になった冷媒ガスから熱を放熱する冷
却手段と、冷却された高圧冷媒を減圧するための膨張手
段と、減圧された後に液冷媒部分を蒸発させるための加
熱手段と、それらを連結して閉サイクルを形成する配管
とを構成要素に持つ冷凍サイクルにおいて、前記圧縮手
段とて請求項４の容積形機械の容積形マシン部分を用
い、前記膨張手段とて請求項４の容積形機械の容積形エ
ンジン部分と他の絞りなどの膨張手段を併用したことを
特徴とする冷凍サイクルおよび冷凍・空調機器。6. A compression means for compressing a low-pressure refrigerant gas, a cooling means for radiating heat from the compressed refrigerant gas that has become high temperature and high pressure, an expansion means for decompressing the cooled high-pressure refrigerant, and a decompression. In a refrigerating cycle having as a component a heating means for evaporating the liquid refrigerant portion after being cooled and a pipe for connecting them to form a closed cycle, the volume of the displacement machine according to claim 4 as said compression means. 5. A refrigerating cycle and a refrigerating / air-conditioning apparatus, wherein a forming machine portion is used, and as the expanding means, the positive displacement engine portion of the positive displacement machine according to claim 4 is used in combination with another expanding means such as a throttle. 【請求項７】燃料電池スタックに圧縮空気を供給する燃
料電池システムにおいて、前記圧縮空気を請求項４の容
積形機械の容積形マシン部分で製造し、燃料電池スタッ
クを通過して酸素を消費した後の前記圧縮空気の少なく
とも一部を請求項４の容積形機械の容積形エンジン部分
に導いて膨張させた後に大気に開放することを特徴とす
る燃料電池システム。7. In a fuel cell system for supplying compressed air to a fuel cell stack, the compressed air is produced in a positive displacement machine part of a positive displacement machine according to claim 4, and oxygen is consumed through the fuel cell stack. 5. The fuel cell system according to claim 4, wherein at least a part of the compressed air afterward is introduced into the positive displacement engine portion of the positive displacement machine of claim 4 to be expanded and then released to the atmosphere. 【請求項８】他の部材に案内されて往復運動と該往復運
動方向の軸線回りの揺動運動を行なうピストン部および
該往復運動方向と直角方向で互いに反対側に突出した２
つのアーム部からなる往復動部材と、前記往復動部材の
ピストン部を案内する他の部材である案内部材と、同軸
の回転軸回りに互いに逆方向に回転しながらその回転軸
から半径方向に偏位した位置でそれぞれ前記往復動部材
のアーム部の1つを相対的な回転とその回転軸方向の変
化が可能に支持する２つの軸部材と、前記２つの軸部材
の回転を支持する軸受部材とを構成要素に持ち、前記往
復動部材に隣接して密閉空間を形成して作動空間とし、
前記２つの軸部材の互いに逆方向回転により前記往復動
部材を往復運動させて前記作動空間の容積を変化させ、
作動流体の移送や圧縮を行なう容積形機械において、前
記作動流体として二酸化炭素を用いこれを圧縮すること
を特徴とする容積形圧縮機。8. A piston portion guided by another member to perform reciprocating motion and oscillating motion about an axis in the reciprocating motion direction, and 2 projecting to mutually opposite sides in a direction perpendicular to the reciprocating motion direction.
A reciprocating member composed of two arms, a guide member that guides the piston portion of the reciprocating member, and a guide member that is a member that guides the piston part of the reciprocating member. Two shaft members that respectively support one of the arm portions of the reciprocating member in a position to enable relative rotation and change of the rotation axis direction, and a bearing member that supports rotation of the two shaft members. As a constituent element, a closed space is formed adjacent to the reciprocating member to form an operating space,
The reciprocating member is reciprocally moved by rotating the two shaft members in opposite directions to change the volume of the working space,
A positive displacement machine for transferring and compressing a working fluid, wherein carbon dioxide is used as the working fluid and is compressed. 【請求項９】請求項８の容積形圧縮機を用い二酸化炭素
を冷媒とする冷凍空調機器。9. A refrigerating and air-conditioning apparatus using the positive displacement compressor according to claim 8 and using carbon dioxide as a refrigerant. 【請求項１０】他の部材に案内されて往復運動と該往復
運動方向の軸線回りの揺動運動を行なうピストン部およ
び該往復運動方向と直角方向で互いに反対側に突出した
２つのアーム部からなる往復動部材と、前記往復動部材
のピストン部を案内する他の部材である案内部材と、同
軸の回転軸回りに互いに逆方向に回転しながらその回転
軸から半径方向に偏位した位置でそれぞれ前記往復動部
材のアーム部の1つを相対的な回転とその回転軸方向の
変化が可能に支持する２つの軸部材と、前記２つの軸部
材の回転を支持する軸受部材とを構成要素に持ち、前記
往復動部材に隣接して密閉空間を形成して作動空間と
し、前記２つの軸部材の互いに逆方向回転により前記往
復動部材を往復運動させて前記作動空間の容積を変化さ
せ、作動流体の移送や圧縮を行なう容積形機械におい
て、往復動部材は２つのアーム部を持つ部材の中央部に
ピストン部の形成された部材を挿入することにより形成
されたことを特徴とする容積形圧縮機。10. A piston part which is guided by another member to perform reciprocating motion and a swinging motion about an axis in the reciprocating motion direction, and two arm parts which project in opposite directions in a direction perpendicular to the reciprocating motion direction. A reciprocating member and a guide member that is another member for guiding the piston portion of the reciprocating member, and a position that is displaced in the radial direction from the rotation axis while rotating in opposite directions about the coaxial rotation axis. The two axial members each supporting one of the arm portions of the reciprocating member so as to be capable of relative rotation and change in the rotational axis direction thereof, and the bearing member for supporting the rotation of the two shaft members. And a closed space is formed adjacent to the reciprocating member to form an operating space, and the reciprocating member is reciprocally moved by rotating the two shaft members in opposite directions to change the volume of the operating space. Transfer of working fluid A positive displacement machine for compression, wherein the reciprocating member is formed by inserting a member having a piston portion into a central portion of a member having two arm portions. 【請求項１１】往復運動により密閉された作動空間の容
積を変化させるピストン部およびそのピストン部の往復
運動方向と直角方向であって互いに反対側に伸びる２つ
のアーム部を有する往復動部材と、作動空間の一部であ
り前記ピストン部の往復運動を案内する案内部材と、軸
方向を同じくして互いに逆方向に回転し、その回転軸か
ら半径方向に偏位した位置でそれぞれ前記アーム部を支
持する２つの軸部材と、により前記ピストン部が往復運
動方向の軸線回りに揺動運動しながら往復運動する容積
形機械において、前記案内部材は作動流体が移動する作
動流体空間と連通する連通部を備え、その連通部は前記
ピストン部に設けられた前記作動空間に通じる連通路に
連通する容積形機械。11. A reciprocating member having a piston part for changing the volume of a working space sealed by reciprocating motion and two arm parts extending in opposite directions to each other in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the piston part. A guide member that is a part of the working space and that guides the reciprocating motion of the piston portion rotates in opposite directions with the same axial direction, and the arm portions are respectively deviated in the radial direction from the rotation axis. In a positive displacement machine in which the piston portion reciprocates while swinging around an axis line in the reciprocating direction by two supporting shaft members, the guide member communicates with a working fluid space in which the working fluid moves. A positive displacement machine having a communication part, the communication part communicating with a communication passage communicating with the working space provided in the piston part.