專利名稱：流體機(jī)械及制冷循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體機(jī)械及制冷循環(huán)裝置。
技術(shù)背景
通常，制冷循環(huán)裝置的制冷劑回路具有將壓縮機(jī)、散熱器、膨脹閥及蒸發(fā)器依次連 接的結(jié)構(gòu)。制冷劑在膨脹閥中在伴隨從高壓向低壓膨脹的同時變化，在此時放出內(nèi)部能量。 制冷劑回路的低壓側(cè)(蒸發(fā)器側(cè))與高壓側(cè)(散熱器側(cè))之間的壓力差越大，放出的內(nèi)部 能量越大，因此制冷循環(huán)的能量效率下降。鑒于這樣的問題，提出各種回收制冷劑的內(nèi)部能 量的技術(shù)。
圖8是在日本特開2004-3M595號公報及國際公開2008/050654號公報中公開 的、現(xiàn)有的制冷循環(huán)裝置501的結(jié)構(gòu)圖。制冷循環(huán)裝置501具有由散熱器502、動力回收機(jī) 構(gòu)503 (膨脹機(jī))、蒸發(fā)器504、容積型鼓風(fēng)機(jī)505 (副壓縮機(jī))及主壓縮機(jī)506依次連接而 成的制冷劑回路。流體機(jī)械507具有動力回收機(jī)構(gòu)503、容積型鼓風(fēng)機(jī)505、軸508及收容 它們的密閉容器509。動力回收機(jī)構(gòu)503及容積型鼓風(fēng)機(jī)505通過軸508彼此連結(jié)，以使由 動力回收機(jī)構(gòu)503回收的動力向容積型鼓風(fēng)機(jī)505傳遞。在動力回收機(jī)構(gòu)503中從制冷劑 放出的內(nèi)部能量的一部分，轉(zhuǎn)換成軸508的轉(zhuǎn)矩而向容積型鼓風(fēng)機(jī)505傳遞，并利用作為用 于驅(qū)動容積型鼓風(fēng)機(jī)505的動力。容積型鼓風(fēng)機(jī)505將吸入到主壓縮機(jī)506前的制冷劑預(yù) 備升壓。
在日本特開2004-3M595號公報中對流體機(jī)械507的起動(獨立起動)如以下所 述。在起動主壓縮機(jī)506時，最初在容積型鼓風(fēng)機(jī)505的噴出管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。于是，產(chǎn)生使 軸508旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。接下來，在動力回收機(jī)構(gòu)503的吸入管內(nèi)產(chǎn)生正力，由此，動力回收機(jī) 構(gòu)503旋轉(zhuǎn)。
然而，與通過電動機(jī)而受到起動力的主壓縮機(jī)506不同，流體機(jī)械507僅從容積型 鼓風(fēng)機(jī)505的噴出管內(nèi)的負(fù)壓或動力回收機(jī)構(gòu)503的吸入管內(nèi)的正壓接受起動力。因此， 可能無法確保充足的起動力。
流體機(jī)械507的具體例在國際公開2008/0506M號公報中公開。圖9是在國際公 開2008/050654號公報中公開的流體機(jī)械中的動力回收機(jī)構(gòu)的截面圖。動力回收機(jī)構(gòu)503 具有工作缸510、活塞513及葉片511。制冷劑通過吸入管514流入工作室515，伴隨軸508 的旋轉(zhuǎn)而通過噴出管516向動力回收機(jī)構(gòu)503的外部流出。根據(jù)該動力回收機(jī)構(gòu)503，在活 塞513與吸入口 517重疊而停止的情況下，在下一次起動時，在吸入管514內(nèi)產(chǎn)生的正壓使 活塞513朝向端板(閉塞工作缸510的構(gòu)件)被按壓。即，在起動時的活塞513與端板之 間的摩擦比較大。因此，為了使活塞513旋轉(zhuǎn)而需要更多的轉(zhuǎn)矩。這對于流體機(jī)械507的 順利起動是不優(yōu)選的。
專利文獻(xiàn)1 特開2004-3M595號公報
專利文獻(xiàn)2 國際公開2008/050654號公報發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種適合進(jìn)行順利起動的流體 機(jī)械。此外，本發(fā)明還提供使用該流體機(jī)械的制冷循環(huán)裝置。
S卩，本發(fā)明提供一種流體機(jī)械，其中，具有
動力回收機(jī)構(gòu)，其從工作流體回收動力；
副壓縮機(jī)，其由所述回收的動力驅(qū)動；
軸，其連結(jié)所述動力回收機(jī)構(gòu)與所述副壓縮機(jī)，以使所述回收的動力從所述動力 回收機(jī)構(gòu)傳遞到所述副壓縮機(jī)，
所述動力回收機(jī)構(gòu)包括
(al)第一閉塞構(gòu)件；
(bl)第二閉塞構(gòu)件，其與所述第一閉塞構(gòu)件對置；
(cl)工作缸，其沿周向圍繞所述軸的一部分，且兩端由所述第一閉塞構(gòu)件和所述 第二閉塞構(gòu)件閉塞；
(dl)活塞，其在所述工作缸內(nèi)安裝于所述軸，且在自身的外周面與所述工作缸的 內(nèi)周面之間形成工作室；
(el)分隔構(gòu)件，其將所述工作室分隔成高壓側(cè)的工作室和低壓側(cè)的工作室；
(fl)第一吸入口，其設(shè)置于所述第一閉塞構(gòu)件，且伴隨所述活塞的旋轉(zhuǎn)而開閉，以 使工作流體流入所述高壓側(cè)的工作室；
(gl)第二吸入口，其設(shè)置于所述第二閉塞構(gòu)件的、在所述軸的軸向上與所述第一 吸入口相對的位置，且伴隨所述活塞的旋轉(zhuǎn)而開閉，以使工作流體流入所述高壓側(cè)的工作室。
發(fā)明效果
根據(jù)上述本發(fā)明，動力回收機(jī)構(gòu)具有第一吸入口和設(shè)置于與第一吸入口相對的位 置的第二吸入口。因此，在吸入管內(nèi)產(chǎn)生的正壓通過第一及第二吸入口作用于活塞的上表 面及下表面這兩方。即，對活塞朝向閉塞構(gòu)件按壓的力相抵。由此，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供 適于進(jìn)行順利起動的流體機(jī)械。根據(jù)情況，也不需要電動機(jī)等的輔助驅(qū)動裝置的幫助。


圖1是本發(fā)明的一實施方式所涉及的制冷循環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)圖。 圖2A是圖1所示的流體機(jī)械的縱截面圖。圖2B是與圖2A的切斷角度不同的切斷角度下的、流體機(jī)械的縱截面圖。 圖3是設(shè)置于動力回收機(jī)構(gòu)的吸入路徑的放大截面圖。 圖4是圖2所示的流體機(jī)械的沿Dl-Dl線的橫截面圖。 圖5是動力回收機(jī)構(gòu)的動作原理圖。 圖6是圖2所示的流體機(jī)械的沿D2-D2線的橫截面圖。 圖7是副壓縮機(jī)的動作原理圖。 圖8是現(xiàn)有的制冷循環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)圖。 圖9是現(xiàn)有的膨脹機(jī)的橫截面圖。
具體實施方式
以下，參照

本發(fā)明的實施方式。但是，本發(fā)明并不局限以下的實施方式。
在本實施方式中，根據(jù)其特性，將通常僅對于非壓縮性的工作流體使用的流體壓 電動機(jī)作為將壓縮性的制冷劑用作工作流體的制冷循環(huán)裝置的動力回收機(jī)構(gòu)及副壓縮機(jī) 使用。由此，提高制冷循環(huán)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)的能量效率。
在本說明書中，“流體壓電動機(jī)”是指因吸入側(cè)的工作流體(典型為制冷劑)的壓 力與噴出側(cè)的工作流體的壓力之間的壓力差而旋轉(zhuǎn)，不使吸入的工作流體體積變化而開始 噴出行程的電動機(jī)。吸入側(cè)的工作流體的壓力是指用于吸入到流體壓電動機(jī)中的工作流體 的壓力。噴出側(cè)的工作流體的壓力是指從流體壓電動機(jī)噴出的工作流體的壓力。詳細(xì)地說， 流體壓電動機(jī)是指在噴出行程開始前不使工作流體體積變化的電動機(jī)。此外，在噴出行程 開始后，換言之即流體壓電動機(jī)的內(nèi)部與噴出路徑連通后，流體壓電動機(jī)的內(nèi)部被減壓或 升壓，工作流體膨脹或壓縮。
在本說明書中公開的技術(shù)，在使用二氧化碳等在高壓側(cè)成為超臨界狀態(tài)的制冷劑 的制冷循環(huán)裝置中尤其有效。在使用在高壓側(cè)成為超臨界狀態(tài)的制冷劑的情況下，散熱器 的出口處的制冷劑的密度與蒸發(fā)器的入口處的制冷劑的密度之比所表示的制冷劑的膨脹 率非常小。這種制冷劑膨脹時放出的能量中，由于壓力下降而放出的內(nèi)部能量占大部分。由 于比容積的增加而放出的內(nèi)部能量很少，其根據(jù)情況變得比過膨脹損失更小。由此，勉強(qiáng)放 棄回收由于比容積的增加而放出的內(nèi)部能量的回收，采用能夠防止過膨脹損失的發(fā)生的結(jié) 構(gòu)與嘗試回收放出的內(nèi)部能量的全量的相比在能量回收效率方面更有利。
另外，在本實施方式中，作為動力回收機(jī)構(gòu)及副壓縮機(jī)而使用的流體壓電動機(jī)實 質(zhì)上連續(xù)進(jìn)行吸入制冷劑的吸入行程和將該吸入的制冷劑噴出的噴出行程。具體來說，吸 入口與噴出口同時關(guān)閉的期間實質(zhì)上不存在，即，實質(zhì)上在整個期間內(nèi)吸入口與噴出口的 至少一方打開。
因此，能夠抑制壓力胍動的產(chǎn)生。由此，構(gòu)成吸入路徑的吸入管等制冷循環(huán)裝置的 構(gòu)成構(gòu)件的破損、轉(zhuǎn)矩變動所引起的流體壓電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定化、振動及噪聲的產(chǎn)生 的問題不易表面化。此外，“吸入口與噴出口同時關(guān)閉的期間實質(zhì)上不存在”是包括在不產(chǎn) 生流體壓電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩變動的程度內(nèi)吸入口與噴出口瞬間同時關(guān)閉的概念。
此外，如下述那樣，制冷劑回路構(gòu)成為從動力回收機(jī)構(gòu)噴出的制冷劑的至少一部 分成為氣相。通過制冷劑的一部分成為氣相而獲得壓縮性，以因間歇性的制冷劑噴出而產(chǎn) 生的噴出流速的變動為起因的水沖擊力被緩和。其結(jié)果是，動力回收機(jī)構(gòu)能夠順利起動，其 能夠降低振動及噪聲。
以下，參照圖1 7詳細(xì)說明本實施方式所涉及的制冷循環(huán)裝置。
如圖1所示，制冷循環(huán)裝置101具備具有主壓縮機(jī)103、散熱器104、動力回收機(jī)構(gòu) 105、蒸發(fā)器106、副壓縮機(jī)102的制冷劑回路109。在制冷劑回路109中，作為工作流體而 填充有二氧化碳或氫氟烴等制冷劑。在使用如二氧化碳這樣的在制冷循環(huán)的高壓側(cè)成為超 臨界狀態(tài)的制冷劑的情況下，本發(fā)明尤其發(fā)揮良好的效果。
主壓縮機(jī)103具有壓縮機(jī)構(gòu)103a (壓縮機(jī)主體)、與壓縮機(jī)構(gòu)103a連接的電動機(jī) 108、收納壓縮機(jī)構(gòu)103a及電動機(jī)108的密閉容器160。壓縮機(jī)構(gòu)103a通過電動機(jī)108被 驅(qū)動。壓縮機(jī)構(gòu)103a將在制冷劑回路109內(nèi)循環(huán)制冷劑壓縮成高溫高壓。作為主壓縮機(jī)103可以使用渦旋式壓縮機(jī)、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)這樣的容積型壓縮機(jī)。
散熱器104與主壓縮機(jī)103連接。散熱器104使通過主壓縮機(jī)103壓縮的制冷劑 散熱。換言之，散熱器104將制冷劑冷卻。通過散熱器104冷卻的制冷劑變?yōu)橹袦馗邏骸?br> 動力回收機(jī)構(gòu)105與散熱器104連接。動力回收機(jī)構(gòu)105由流體壓電動機(jī)構(gòu)成。 具體來說，動力回收機(jī)構(gòu)105實質(zhì)上連續(xù)進(jìn)行吸入來自散熱器104的制冷劑的行程和將該 吸入的制冷劑噴出的行程。即，動力回收機(jī)構(gòu)105吸入在散熱器104中變化成中溫高壓的 制冷劑，在不使其實質(zhì)上體積變化的情況下向蒸發(fā)器106側(cè)噴出。在此，在主壓縮機(jī)103的 作用下，夾著動力回收機(jī)構(gòu)105的、散熱器104側(cè)變?yōu)楸容^高壓，蒸發(fā)器106側(cè)變?yōu)楸容^低 壓。因此，吸入到動力回收機(jī)構(gòu)105中的制冷劑在從動力回收機(jī)構(gòu)105噴出時膨脹，變?yōu)榈?壓。
蒸發(fā)器106與動力回收機(jī)構(gòu)105連接。蒸發(fā)器106將來自動力回收機(jī)構(gòu)105的制 冷劑加熱并使其蒸發(fā)。
副壓縮機(jī)102在制冷劑回路109中配置在蒸發(fā)器106與主壓縮機(jī)103之間。副壓 縮機(jī)102通過軸12與動力回收機(jī)構(gòu)105連結(jié)。副壓縮機(jī)102通過由動力回收機(jī)構(gòu)105回 收的動力而被驅(qū)動。副壓縮機(jī)102與動力回收機(jī)構(gòu)105同樣由流體壓電動機(jī)構(gòu)成。副壓縮 機(jī)102實質(zhì)上連續(xù)進(jìn)行吸入來自蒸發(fā)器106的制冷劑的行程和將該吸入的制冷劑向主壓縮 機(jī)103側(cè)噴出的行程。副壓縮機(jī)102吸入來自蒸發(fā)器106的制冷劑在不使其實質(zhì)上體積變 化的情況下向主壓縮機(jī)103側(cè)噴出。來自蒸發(fā)器106的制冷劑通過從副壓縮機(jī)102噴出而 被預(yù)備壓縮。被預(yù)備壓縮的制冷劑通過主壓縮機(jī)103進(jìn)一步被壓縮而再次變?yōu)楦邷馗邏骸?br> 制冷循環(huán)裝置101還具有旁通回路107a。旁通回路107a在副壓縮機(jī)102中迂回并 將蒸發(fā)器106的出口與主壓縮機(jī)103的入口連接。在旁通回路107a中設(shè)置有旁通閥107b。 在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時，旁通閥107b關(guān)閉，以使能夠得到基于副壓縮機(jī)102的增壓效果(預(yù)備壓縮 效果)。在制冷循環(huán)裝置101起動時，將旁通閥107b打開。若將旁通閥107b打開，則能夠 在動力回收機(jī)構(gòu)105的入口與出口之間產(chǎn)生比較大的壓力差。其結(jié)果是，容易順利起動制 冷循環(huán)裝置101。
如圖2A所示，動力回收機(jī)構(gòu)105 (第一流體機(jī)構(gòu))與副壓縮機(jī)102 (第二流體機(jī)構(gòu)) 構(gòu)成一個流體機(jī)械110。流體機(jī)械110具有被制冷機(jī)油充滿的密閉容器111。動力回收機(jī) 構(gòu)105與副壓縮機(jī)102配置在該密閉容器111內(nèi)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)制冷循環(huán)裝置101的緊湊化。
在流體機(jī)械110中設(shè)置有平衡重152。具體來說，在軸12的各端部分別安裝有平 衡重152。平衡重152負(fù)責(zé)降低軸12的中心軸周圍的重量不均的作用。均油管163的一端 與密閉容器111連接。該均油管163的另一端與主壓縮機(jī)103的密閉容器160連接。在本 實施方式中，流體機(jī)械110不具有電動機(jī)。
(動力回收機(jī)構(gòu)105的構(gòu)成)
動力回收機(jī)構(gòu)105配置在密閉容器111內(nèi)的下部。在本實施方式中，對動力回收 機(jī)構(gòu)105由回轉(zhuǎn)式的流體壓電動機(jī)構(gòu)成的示例進(jìn)行說明。但是，并非將動力回收機(jī)構(gòu)105 限定于回轉(zhuǎn)式的流體壓電動機(jī)。動力回收機(jī)構(gòu)105也可以由具有固有的容積比的膨脹機(jī)， 例如回轉(zhuǎn)式膨脹機(jī)或渦旋式膨脹機(jī)構(gòu)成。
動力回收機(jī)構(gòu)105具有第一閉塞構(gòu)件115和第二閉塞構(gòu)件113。第一閉塞構(gòu)件115與第二閉塞構(gòu)件113相互對置。在第一閉塞構(gòu)件115與第二閉塞構(gòu)件113之間配置有第一 工作缸22。第一工作缸22具有大致圓筒形的內(nèi)部空間。該第一工作缸22的內(nèi)部空間通過 第一閉塞構(gòu)件115與第二閉塞構(gòu)件113閉塞。第一閉塞構(gòu)件115及第二閉塞構(gòu)件113分別 位于第一工作缸22的上下。
軸12沿第一工作缸22的軸向在第一工作缸22內(nèi)貫通。第一工作缸22沿周向圍 繞軸12的一部分。軸12配置在第一工作缸22的中心軸上。軸12由第二閉塞構(gòu)件113和 后述的第三閉塞構(gòu)件114支承。在軸12上形成有沿軸向貫通軸12的供油孔12a。密閉容 器111內(nèi)的制冷機(jī)油經(jīng)由該供油孔12a向副壓縮機(jī)102或動力回收機(jī)構(gòu)105的軸承、隙間 等供給。此外，軸12可以由單一的部件構(gòu)成，也可以由多個部件構(gòu)成。
第一活塞21配置在由第一工作缸22的內(nèi)周面、第一閉塞構(gòu)件115和第二閉塞構(gòu) 件113形成的大致圓筒形狀的內(nèi)部空間內(nèi)。第一活塞21以相對于軸12的中心軸偏心的狀 態(tài)安裝于軸12。具體來說，軸12具備具有與軸12的中心軸不同的中心軸的偏心部12b。在 該偏心部12b嵌入筒狀的第一活塞21。因此，第一活塞21相對于第一工作缸22的中心軸 偏心。由此，第一活塞21伴隨軸12的旋轉(zhuǎn)而偏心旋轉(zhuǎn)。
在第一工作缸22內(nèi)，通過第一活塞21的外周面、第一工作缸22的內(nèi)周面、第一閉 塞構(gòu)件115和第二閉塞構(gòu)件113而形成有第一工作室23 (也參照圖4)。即使第一活塞21 與軸12共同旋轉(zhuǎn)，第一工作室23的容積實質(zhì)上也不變。
如圖4所示，在第一工作缸22上形成有向第一工作室23開口的線條的槽22a。板 狀的第一分隔構(gòu)件M滑動自如地插入于該線條槽22a中。在第一分隔構(gòu)件M與線條槽 22a的底部之間配置有施力機(jī)構(gòu)25。在該施力機(jī)構(gòu)25的作用下，第一分隔構(gòu)件M朝向第 一活塞21的外周面被按壓。由此，第一工作室23劃分為兩個空間。具體來說，第一工作室 23被劃分為高壓側(cè)的吸入工作室23a和低壓側(cè)的噴出工作室23b。
此外，施力機(jī)構(gòu)25例如可以由彈簧構(gòu)成。具體來說，施力機(jī)構(gòu)25可以為壓縮螺旋 彈簧。
另外，施力機(jī)構(gòu)25也可以為所謂的氣彈簧等。即，在第一分隔構(gòu)件M向使第一分 隔構(gòu)件M的背面空間的體積縮小的方向滑動后，其背面空間內(nèi)的壓力比第一工作室23的 壓力高，在該壓力差的作用下第一分隔構(gòu)件M朝向第一活塞21被按壓也可以。例如也可 以使第一分隔構(gòu)件M的背面空間為密閉空間，在背面空間的體積因第一分隔構(gòu)件M的后 退而減少時對第一分隔構(gòu)件M施加反作用力。當(dāng)然，也可以通過壓縮螺旋彈簧、氣彈簧等 多個種類的彈簧來構(gòu)成施力機(jī)構(gòu)25。此外，第一工作室23的壓力設(shè)為吸入工作室23a的壓 力與噴出工作室23b的壓力的平均壓力。背面空間是指在第一分隔構(gòu)件M的后端與線條 槽22a的底部之間形成的空間。
如圖2A所示，在第一閉塞構(gòu)件115上設(shè)置有伴隨第一活塞21的旋轉(zhuǎn)而開閉以使 制冷劑流入吸入工作室23a的第一吸入口 26。同樣地，在第二閉塞構(gòu)件113上，在軸12的 軸向上與第一吸入口沈相對的位置設(shè)置有伴隨第一活塞21的旋轉(zhuǎn)而開閉以使制冷劑流入 吸入工作室23a的第二吸入口 27。即，動力回收機(jī)構(gòu)105具有兩個吸入口沈及27。即使 第一活塞21與吸入口沈及27重疊而停止，在下次起動時，也會有正壓作用在第一活塞21 的上表面及下表面這兩方。由此，能夠避免第一活塞21朝向閉塞構(gòu)件115或113被強(qiáng)勢按 壓，從而制冷循環(huán)裝置101能夠順利起動。此外，在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時也同樣，制冷劑的壓力作用在第一活塞21的上表面及下表面這兩方。因此，第一活塞21與閉塞構(gòu)件115或113之間 的滑動損失降低，動力回收機(jī)構(gòu)105的效率改善。
具體來說，動力回收機(jī)構(gòu)105包括用于將制冷劑從該動力回收機(jī)構(gòu)105的外部 (散熱器104)分別經(jīng)由第一吸入口洸及第二吸入口 27而向吸入工作室23a供給的吸入路 徑53。該吸入路徑53由通用吸入路徑40、第一吸入路徑51及第二吸入路徑52構(gòu)成。第 一吸入口沈位于第一吸入路徑51的終端，第二吸入口 27位于第二吸入路徑52的終端。 另外，動力回收機(jī)構(gòu)105具有將制冷劑從密閉容器111的外部向吸入路徑53引導(dǎo)的吸入管 28。
通用吸入路徑40形成于第二閉塞構(gòu)件113，是從第二閉塞構(gòu)件113的外周面朝向 軸12的中心延伸的粗的路徑。吸入管28與該通用吸入路徑40直接連接。第一吸入路徑 51從通用吸入路徑40分支且沿軸向貫穿第一工作缸22至第一吸入口 26，以能夠?qū)⒅评鋭?從通用吸入路徑40經(jīng)由第一吸入口洸而向吸入工作室23a供給。第二吸入路徑52在軸 12的徑向上比第一吸入路徑51靠內(nèi)側(cè)的位置從通用吸入路徑40分支且沿軸向延伸至第 二吸入口 27，以能夠?qū)⒅评鋭耐ㄓ梦肼窂?0經(jīng)由第二吸入口 27向吸入工作室23a供 給。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，無需增加吸入管觀的根數(shù)，可以設(shè)置兩個吸入口沈及27。
詳細(xì)地說，第一吸入路徑51包括在第二閉塞構(gòu)件113形成的部分、在第一工作缸 22形成的部分和在第一閉塞構(gòu)件115形成的部分。在軸向上，第一吸入路徑51從工作室 23的下側(cè)繞入上側(cè)。S卩，第一吸入路徑51呈鉤形的截面輪廓。
此外，為了使第一吸入路徑51的長度與第二吸入路徑52的長度相等，還考慮在第 一工作缸22中設(shè)置通用吸入路徑40的結(jié)構(gòu)。然而，在工作室23的容積小的情況下，由于 與第一工作缸22相比壁厚較薄，因此無法將通用吸入路徑40設(shè)置在第一工作缸22內(nèi)。在 這樣的情況下，本實施方式的結(jié)構(gòu)有效。這對于后述的噴出路徑也適用。
接下來，如圖2B所示，在第一閉塞構(gòu)件115上設(shè)置有伴隨第一活塞21的旋轉(zhuǎn)而開 閉以使制冷劑從噴出工作室2 流出的第一噴出口四(第一流出口)。同樣地，在第二閉塞 構(gòu)件113上，在軸向上與第一噴出口四相對的位置設(shè)置有伴隨第一活塞21的旋轉(zhuǎn)而開閉 以使制冷劑從噴出工作室2 流出的第二噴出口 30 (第二流出口)。S卩，動力回收機(jī)構(gòu)105 具有兩個噴出口四及30。即使第一活塞21與噴出口四及30重疊而停止，在下次起動時， 也會有負(fù)壓作用在第一活塞21的上表面及下表面這兩方。由此，能夠避免第一活塞21朝 向閉塞構(gòu)件115或113被強(qiáng)勢拉引，因此容易將制冷循環(huán)裝置101順利地起動。此外，即使 在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時，制冷劑的壓力也會作用在第一活塞21的上表面及下表面這兩方。因此，第 一活塞21與閉塞構(gòu)件115或113之間的滑動損失降低，動力回收機(jī)構(gòu)105的效率改善。
具體來說，動力回收機(jī)構(gòu)105包括用于將制冷劑從噴出工作室2 分別經(jīng)由第一 噴出口四及第二噴出口 30向該動力回收機(jī)構(gòu)105的外部(蒸發(fā)器106)引導(dǎo)的噴出路徑 58。該噴出路徑58由通用噴出路徑55、第一噴出路徑56及第二噴出路徑57構(gòu)成。第一噴 出口四位于第一噴出路徑56的始端，第二噴出口 30位于第二噴出路徑57的始端。另外， 動力回收機(jī)構(gòu)105具有將制冷劑從噴出路徑58向密閉容器111的外部引導(dǎo)的噴出管31。 在制冷循環(huán)裝置101起動時，若將旁通閥107b打開而使主壓縮機(jī)103動作，則在噴出路徑 58內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。
通用噴出路徑55形成于第二閉塞構(gòu)件113，是從第二閉塞構(gòu)件113的外周面朝向9軸12的中心延伸的粗的路徑。噴出管31與該通用噴出路徑55直接連接。第一噴出路徑 56從第一噴出口四向外延伸且沿軸向貫穿第一工作缸22而與通用噴出路徑55合流，從 而將制冷劑從噴出工作室2 經(jīng)由第一噴出口四向通用噴出路徑55引導(dǎo)。第二噴出路徑 57從第二噴出口 30沿軸向延伸且在軸12的徑向上比第一噴出路徑56靠內(nèi)側(cè)的位置與通 用噴出路徑55合流，從而將制冷劑從噴出工作室2 經(jīng)由第二噴出口 30向通用噴出路徑 55引導(dǎo)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，無需增加噴出管31的根數(shù)，可以設(shè)置兩個噴出口四及30。
詳細(xì)地說，第一噴出路徑56包括在第一閉塞構(gòu)件115形成的部分、在第一工作缸 22形成的部分和在第二閉塞構(gòu)件113形成的部分，且從工作室23的上側(cè)繞入下側(cè)。S卩，第 一噴出路徑56呈鉤形的截面輪廓。
如圖4所示，在與第一分隔構(gòu)件M相鄰的區(qū)域，吸入路徑53朝向吸入工作室23a 開口。詳細(xì)地說，參照圖2A說明了的第一吸入路徑51及第二吸入路徑52分別朝向吸入工 作室23a開口。
第二吸入口 27形成為從吸入工作室23a的與第一分隔構(gòu)件M相鄰的部分向吸入 工作室23a變寬的方向呈圓弧狀地延伸的大致扇狀。第二吸入口 27僅在第一活塞21位于 上死點時被第一活塞21完全閉塞。并且，在除了第一活塞21位于上死點的瞬間以外的整 個期間，第二吸入口 27的至少一部分向吸入工作室23a露出。具體來說，在俯視觀察下，第 二吸入口 27的外側(cè)端邊27a形成為沿著位于上死點的第一活塞21的外周面的圓弧狀。換 言之，外側(cè)端邊27a形成為半徑與第一活塞21的外周面大致相同的圓弧狀。此外，“外側(cè)端 邊”是指位于軸5的徑向的外側(cè)的端邊?！吧纤傈c”是指葉片最大程度壓入葉片槽內(nèi)深處的 狀態(tài)下的活塞的位置。
雖然圖4中未圖示，但第一吸入口沈具有與第二吸入口 27的開口形狀相同的開 口形狀。此外，第一吸入口沈具有與第二吸入口 27的開口面積相等的開口面積。根據(jù)這 樣的結(jié)構(gòu)，通過作用于第一活塞21的上表面的力能夠有效地與作用于下表面的力相抵。
從第一吸入口沈流入吸入工作室23a的制冷劑的壓力與從第二吸入口 27流入吸 入工作室23a的制冷劑的壓力大致相等。因此，在第一吸入口沈與第二吸入口 27在軸向 上完全重合的情況下，第一活塞21與第一吸入口沈重疊的面積和第一活塞21與第二吸入 口 27重疊的面積相等。因此，作用于第一活塞21的上表面的力與作用于下表面的力相等 (力=壓力X面積)。即，使作用于第一活塞21的厚度方向(軸向)的力相抵的效果最高。
此外，由于第一吸入路徑51比第二吸入路徑52長，因此在兩者的截面積相等的情 況下，第一吸入路徑51中的壓力損失大于第二吸入路徑52中的壓力損失。因此，嚴(yán)格地說， 在壓力損失的大小的影響下，即使第一吸入口 26與第二吸入口 27在軸向上完全重合，作用 于第一活塞21的上表面的力也不會與作用于下表面的力相等。
如圖3所示，在本實施方式中，第一吸入路徑51具有大于第二吸入路徑52的截面 積的截面積。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠抑制第一吸入路徑51中的壓力損失，因此具有使作用于第 一活塞21的上表面的力與作用于下表面的力更接近相等的效果。其結(jié)果是，能夠提高抵消 作用于第一活塞21的厚度方向上的力的效果。
各吸入路徑的截面的形狀沒有特別的局限，但典型為各吸入路徑具有圓形的截 面。通過設(shè)于第一吸入路徑51及第二吸入路徑52的端部的淺的锪孔，形成具有圖4所示 的形狀的第一吸入口沈及第二吸入口 27。這樣的結(jié)構(gòu)對于噴出路徑、噴出口也能夠采用，此外，對于副壓縮機(jī)102也可采用。
如圖4所示，在與第一分隔構(gòu)件M相鄰的區(qū)域，噴出路徑58朝向噴出工作室2 開口。詳細(xì)地說，參照圖2B說明了的第一噴出路徑56及第二噴出路徑57分別朝向噴出工 作室23b開口。
第二噴出口 30形成為從噴出工作室2 的與第一分隔構(gòu)件M相鄰的部分向噴出 工作室2 變寬的方向呈圓弧狀地延伸的大致扇狀。第二噴出口 30僅在第一活塞21位于 上死點時被第一活塞21完全閉塞。并且，在除了第一活塞21位于上死點的瞬間以外的整 個期間，第二噴出口 30的至少一部分向噴出工作室2 露出。具體來說，在俯視觀察下，第 二噴出口 30的外側(cè)端邊30a形成為沿著位于上死點的第一活塞21的外周面的圓弧狀。換 言之，外側(cè)端邊30a形成為半徑與第一活塞21的外周面大致相同的圓弧狀。
雖然在圖4中未圖示，但第一噴出口四具有與第二噴出口 30的開口形狀相同的 開口形狀。此外，第一噴出口四具有與第二噴出口 30的開口面積相等的開口面積。根據(jù) 這樣的結(jié)構(gòu)，能夠通過作用于第一活塞21的上表面的力(吸引力)有效地與作用于下表面 的力(吸引力)相抵。
從第一噴出口四向噴出路徑58噴出的制冷劑的壓力與從第二噴出口 30向噴出 路徑58噴出的制冷劑的壓力大致相等。因此，在第一噴出口四與第二噴出口 30在軸向上 完全重合的情況下，第一活塞21與第一噴出口四的重疊面積和第一活塞21與第二噴出口 30的重疊面積相等。因此，作用于第一活塞21的上表面的力與作用于下表面的力相等(力 =壓力X面積)。即，使作用于第一活塞21的厚度方向(軸向)上的力相抵的效果最高。
與參照圖3說明了的第一吸入路徑51及第二吸入路徑52同樣地，第一噴出路徑 56也可以具有大于第二噴出路徑57的截面積的截面積。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠抑制第一噴出路 徑56中的壓力損失，因此具有使作用于第一活塞21的上表面的力與作用于下表面的力更 接近相等的效果。
另外，使作用于第一活塞21的力相抵的效果在設(shè)置有多個吸入口沈及27的情況 下和設(shè)置有多個噴出口四及30的情況下能夠獨立獲得。然而，吸入路徑53中的制冷劑的 壓力遠(yuǎn)高于噴出路徑58中的制冷劑的壓力。例如，在作為制冷劑使用二氧化碳的情況下， 吸入路徑53內(nèi)的壓力與噴出路徑58內(nèi)的壓力的差甚至達(dá)到數(shù)MPa。若考慮這一點，則通過 吸入口沈及27的組合所得到的效果比通過噴出口四及30的組合所得到的效果高。
圖5是動力回收機(jī)構(gòu)105的動作原理圖，示出STl ST4這四個狀態(tài)的圖。
在第一活塞21旋轉(zhuǎn)，吸入口沈及27打開時，如圖5(ST2 ST4)所示，從吸入口 26及27流入的高壓的制冷劑使吸入工作室23a的容積逐漸增加。伴隨該吸入工作室23a 的容積放大，施加于第一活塞21的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩成為軸12的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的一部分。在第一吸入 口沈與第二吸入口 27在軸向上重疊的情況下，兩吸入口沈及27的開閉時刻也一致。同 樣地，在第一噴出口四與第二噴出口 30在軸向上重疊的情況下，兩噴出口四及30的開閉 時刻也一致。
在從動力回收機(jī)構(gòu)105觀察時，蒸發(fā)器106側(cè)與散熱器104側(cè)相比為低壓。噴出 工作室23b內(nèi)的低溫高壓的制冷劑向蒸發(fā)器106側(cè)被吸引，從噴出工作室23b向噴出路徑 58噴出。在噴出工作室23b與噴出路徑58連通，噴出行程開始時，制冷劑的比容積劇增。 通過該制冷劑的噴出行程，施加于第一活塞21的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩也成為軸12的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的一部分。即，軸12由于高壓的制冷劑向吸入工作室23a流入和噴出行程中的制冷劑的吸引而 旋轉(zhuǎn)。并且，該軸12的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩如后面詳述的那樣作為副壓縮機(jī)102的動力被利用。
吸入工作室23a始終與吸入路徑53連通。另外，噴出工作室2 始終與噴出路徑 58連通。換言之，在動力回收機(jī)構(gòu)105中，實質(zhì)上連續(xù)進(jìn)行吸入制冷劑的行程和將該吸入的 制冷劑噴出的行程。因此，吸入的制冷劑在實質(zhì)上體積沒有變化的情況下通過動力回收機(jī) 構(gòu) 105。
如圖5的左上圖(STl)所示，吸入口 27與噴出口 30這兩方僅在第一活塞21位于 上死點的瞬間完全關(guān)閉。即，吸入口 27與噴出口 30這兩方在第一工作室23變成一個的瞬 間完全關(guān)閉。更詳細(xì)地說，在吸入工作室23a與噴出路徑58連通的瞬間之前，吸入工作室 23a與吸入路徑53連通。然后，在吸入工作室23a與噴出路徑58連通而吸入工作室23a 成為噴出工作室23b的瞬間以后，通過第一活塞21使噴出工作室2 從吸入路徑53隔離。 因此，能夠抑制制冷劑從吸入路徑53向噴出路徑58穿過。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的動力回 收。
從完全禁止制冷劑從吸入路徑53向噴出路徑58穿過的觀點考慮，優(yōu)選在第一活 塞21位于上死點的瞬間，吸入口 27與噴出口 30這兩方關(guān)閉。但是，即使在第一活塞21位 于上死點的瞬間，僅吸入口 27與噴出口 30中的一方關(guān)閉的情況下，若吸入口 27關(guān)閉的時 刻與噴出口 30關(guān)閉的時刻的差作為軸12的旋轉(zhuǎn)角小于10°左右，則在吸入路徑53與噴出 路徑58之間實質(zhì)上不產(chǎn)生穿過。S卩，通過將吸入口 27關(guān)閉的時刻與噴出口 30關(guān)閉的時刻 的差設(shè)定為作為軸12的旋轉(zhuǎn)角小于10°左右，能夠抑制制冷劑從吸入路徑53向噴出路徑 58穿過。
從防止制冷劑的穿過的觀點考慮，優(yōu)選吸入口沈及27的開閉時刻一致，且噴出口 四及30的開閉時刻也一致。
(副壓縮機(jī)102的構(gòu)成)
如圖2A所示，副壓縮機(jī)102在密閉容器111內(nèi)配置成比動力回收機(jī)構(gòu)105靠上方。 通過像這樣將比較高溫的副壓縮機(jī)102配置成比比較低溫的動力回收機(jī)構(gòu)105靠上方，能 夠抑制副壓縮機(jī)102與動力回收機(jī)構(gòu)105之間的熱交換。但是，也可以將副壓縮機(jī)102配 置成比動力回收機(jī)構(gòu)105靠下方。
副壓縮機(jī)102經(jīng)由軸12與動力回收機(jī)構(gòu)105連結(jié)。在本實施方式中，對副壓縮機(jī) 102由回轉(zhuǎn)式的流體壓電動機(jī)構(gòu)成的示例進(jìn)行說明。但是，并非將副壓縮機(jī)102限定為回轉(zhuǎn) 式的流體壓電動機(jī)。副壓縮機(jī)102也可以由具有固有的容積比的壓縮機(jī)，例如回轉(zhuǎn)式壓縮 機(jī)或渦旋式壓縮機(jī)構(gòu)成。
副壓縮機(jī)102的基本結(jié)構(gòu)與上述的動力回收機(jī)構(gòu)105大致相同。具體來說，如圖 2A所示，副壓縮機(jī)102具有作為下閉塞構(gòu)件的第一閉塞構(gòu)件115和作為上閉塞構(gòu)件的第三 閉塞構(gòu)件114。動力回收機(jī)構(gòu)105與副壓縮機(jī)102沿軸向相鄰地配置在密閉容器111內(nèi)，以 將動力回收機(jī)構(gòu)105的第一閉塞構(gòu)件115作為副壓縮機(jī)102的下閉塞構(gòu)件共用。根據(jù)這樣 的結(jié)構(gòu)，能夠減小部件數(shù)量，且對流體機(jī)械110的緊湊化有利。
第一閉塞構(gòu)件115與第三閉塞構(gòu)件114相互對置。具體來說，第三閉塞構(gòu)件114 和第一閉塞構(gòu)件115的與第二閉塞構(gòu)件113對置的面的相反側(cè)的面對置。在第一閉塞構(gòu)件 115與第三閉塞構(gòu)件114之間配置有第二工作缸42。第二工作缸42具有大致圓筒形的內(nèi)部空間。該第二工作缸42的內(nèi)部空間通過第一閉塞構(gòu)件115和第三閉塞構(gòu)件114閉塞。第 三閉塞構(gòu)件114及第一閉塞構(gòu)件115分別位于第二工作缸42的上下。
軸12沿第二工作缸42的軸向在第二工作缸42內(nèi)貫通。第二工作缸42沿周向圍 繞軸12的一部分。軸12配置在第二工作缸42的中心軸上。第二活塞41配置在由第二工 作缸42的內(nèi)周面、第一閉塞構(gòu)件115和第三閉塞構(gòu)件114形成的大致圓筒形狀的內(nèi)部空間 內(nèi)。第二活塞41以相對于軸12的中心軸偏心的狀態(tài)安裝于軸12。具體來說，軸12具備具 有與軸12的中心軸不同的中心軸的偏心部12c。在該偏心部12c嵌入有筒狀的第二活塞 41。因此，第二活塞41相對于第二工作缸42的中心軸偏心。由此，第二活塞41伴隨軸12 的旋轉(zhuǎn)而偏心旋轉(zhuǎn)。
此外，偏心部12c向與偏心部12b大致相同的方向偏心。因此，在本實施方式中， 第一活塞21相對于第一工作缸22的中心軸的偏心方向與第二活塞41相對于第二工作缸 42的中心軸的偏心方向彼此大致相同。“大致相同”的意思為不僅包括完全相同的情況，還 包括存在士2 3°左右的誤差的情況。
在第二工作缸42內(nèi)，由第二活塞41的外周面、第二工作缸42的內(nèi)周面、第一閉塞 構(gòu)件115和第三閉塞構(gòu)件114形成有第二工作室43 (也參照圖6)。即使第二活塞41與軸 12共同旋轉(zhuǎn)，第二工作室43的容積實質(zhì)上也不變。
如圖6所示，在第二工作缸42上形成有向第二工作室43開口的線條的槽42a。板 狀的第二分隔構(gòu)件44滑動自如地插入該線條槽42a中。在第二分隔構(gòu)件44與線條槽4 的底部之間配置有施力機(jī)構(gòu)45。在該施力機(jī)構(gòu)45的作用下，第二分隔構(gòu)件44朝向第二活 塞41的外周面被按壓。由此，第二工作室43被劃分為兩個空間。具體來說，第二工作室43 被劃分為低壓側(cè)的吸入工作室43a和高壓側(cè)的噴出工作室43b。
此外，施力機(jī)構(gòu)45可以由例如彈簧構(gòu)成。具體來說，施力機(jī)構(gòu)45與上述的施力機(jī) 構(gòu)25同樣，可以為壓縮螺旋彈簧，也可以為所謂的氣彈簧。
如圖2B所示，在第一閉塞構(gòu)件115上設(shè)置有伴隨第二活塞41的旋轉(zhuǎn)而開閉以使 制冷劑從噴出工作室4 流出的第一噴出口 49 (下噴出口)。同樣地，在第三閉塞構(gòu)件114 上，在軸向上與第一噴出口 49相對的位置設(shè)置有伴隨第二活塞41的旋轉(zhuǎn)而開閉以使制冷 劑從噴出工作室4 流出的第二噴出口 50 (上噴出口)。即，副壓縮機(jī)102具有兩個噴出口 49及50。即使第二活塞41與噴出口 49及50重疊地停止，在下次起動時，也會有負(fù)壓作用 于第二活塞41的上表面及下表面這兩方。由此，能夠避免第二活塞41朝向閉塞構(gòu)件115 或114被強(qiáng)勢拉引，容易使制冷循環(huán)裝置101順利地起動。此外，即使在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時，制冷 劑的壓力也會作用于第二活塞41的上表面及下表面這兩方。因此，第二活塞41與閉塞構(gòu) 件115或114之間的滑動損失降低，副壓縮機(jī)102的效率改善。
具體來說，副壓縮機(jī)102包括用于將制冷劑從噴出工作室4 分別經(jīng)由第一噴出 口 49及第二噴出口 50而向該副壓縮機(jī)102的外部(主壓縮機(jī)10 引導(dǎo)的噴出路徑68。 該噴出路徑68由通用噴出路徑65、第一噴出路徑66及第二噴出路徑67構(gòu)成。第一噴出口 49位于第一噴出路徑66的始端，第二噴出口 50位于第二噴出路徑67的始端。另外，副壓 縮機(jī)102具有將制冷劑從噴出路徑68向密閉容器111的外部引導(dǎo)的噴出管151。在制冷 循環(huán)裝置101起動時，將旁通閥107b打開而使主壓縮機(jī)103動作，在噴出路徑68內(nèi)產(chǎn)生負(fù) 壓。
通用噴出路徑65形成于第三閉塞構(gòu)件114，是從第三閉塞構(gòu)件114的外周面朝向 軸12的中心延伸的粗的路徑。噴出管151與該通用噴出路徑65直接連接。第一噴出路徑 66從第一噴出口 49向外延伸且沿軸向貫穿第二工作缸42而與通用噴出路徑65合流，從 而將制冷劑從噴出工作室4 經(jīng)由第一噴出口 49向通用噴出路徑65引導(dǎo)。第二噴出路徑 67從第二噴出口 50沿軸向延伸且在軸12的徑向上比第一噴出路徑66靠內(nèi)側(cè)的位置與通 用噴出路徑65合流，從而將制冷劑從噴出工作室4 經(jīng)由第二噴出口 50向通用噴出路徑 65引導(dǎo)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，無需增加噴出管151的根數(shù)，可以設(shè)置兩個噴出口 49及50。
詳細(xì)地說，第一噴出路徑66包括在第一閉塞構(gòu)件115形成的部分、在第二工作缸 42形成的部分、在第三閉塞構(gòu)件114形成的部分，且從工作室43的下側(cè)向上側(cè)繞入。S卩，第 一噴出路徑66呈鉤形的截面輪廓。
接下來，如圖2A所示，在第一閉塞構(gòu)件115上設(shè)置有伴隨第二活塞41的旋轉(zhuǎn)而開 閉以使制冷劑流入吸入工作室43a的第一吸入口 46 (下吸入口 )。同樣地，在第三閉塞構(gòu)件 114上，在軸12的軸向上與第一吸入口 46相對的位置設(shè)置有伴隨第二活塞41的旋轉(zhuǎn)而開 閉以使制冷劑流入吸入工作室43a的第二吸入口 47 (上吸入口)。即，副壓縮機(jī)102具有兩 個吸入口 46及47。即使第二活塞41與吸入口 46及47重疊地停止，在下次起動時，也會有 負(fù)壓作用于第二活塞41的上表面及下表面這兩方。由此，能夠避免第二活塞41朝向閉塞 構(gòu)件115或114被強(qiáng)勢拉引，因此容易使制冷循環(huán)裝置101順利地起動。此外，即使在通常 運(yùn)轉(zhuǎn)時，制冷劑的壓力也會作用于第二活塞41的上表面及下表面這兩方。因此，第二活塞 41與閉塞構(gòu)件115或114之間的滑動損失降低，副壓縮機(jī)102的效率改善。
具體來說，副壓縮機(jī)102包括用于將制冷劑從該副壓縮機(jī)102的外部(蒸發(fā)器 106)分別經(jīng)由第一吸入口 46及第二吸入口 47而向吸入工作室43a供給的吸入路徑63。該 吸入路徑63由通用吸入路徑60、第一吸入路徑61及第二吸入路徑62構(gòu)成。第一吸入口 46位于第一吸入路徑61的終端，第二吸入口 47位于第二吸入路徑62的終端。另外，副壓 縮機(jī)102具有將制冷劑從密閉容器111的外部向吸入路徑63引導(dǎo)的吸入管48。在制冷循 環(huán)裝置101起動時，若將旁通閥107b打開而使主壓縮機(jī)103動作，則在吸入路徑63內(nèi)也產(chǎn) 生負(fù)壓。即，在將旁通閥107b打開的狀態(tài)下，吸入路徑63內(nèi)的壓力與噴出路徑68內(nèi)的壓 力相等。
通用吸入路徑60形成于第三閉塞構(gòu)件114，是從第三閉塞構(gòu)件114的外周面朝向 軸12的中心延伸的粗的路徑。吸入管48與該通用吸入路徑60直接連接。第一吸入路徑 61從通用吸入路徑60分支且沿軸向貫穿第二工作缸42至第一吸入口 46，從而能夠?qū)⒅评?劑從通用吸入路徑60經(jīng)由第一吸入口 46而向吸入工作室43a供給。第二吸入路徑62在軸 12的徑向上比第一吸入路徑61靠內(nèi)側(cè)的位置從通用吸入路徑60分支且沿軸向延伸至第二 吸入口 47，從而能夠?qū)⒅评鋭耐ㄓ梦肼窂?0經(jīng)由第二吸入口 47向吸入工作室43a供 給。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，無需增加吸入管48的根數(shù)，可以設(shè)置兩個吸入口 46及47。
詳細(xì)地說，第一吸入路徑61包括在第三閉塞構(gòu)件114形成的部分、在第二工作缸 42形成的部分和在第一閉塞構(gòu)件115形成的部分。在軸向上，第一吸入路徑61從工作室 43的上側(cè)繞入下側(cè)。即，第一吸入路徑61呈鉤形的截面輪廓。
如圖6所示，在與第二分隔構(gòu)件44相鄰的區(qū)域，吸入路徑63朝向吸入工作室43a 開口。詳細(xì)地說，參照圖2A說明了的第一吸入路徑61及第二吸入路徑62分別朝向吸入工作室43a開口。
第一吸入口 46形成為從吸入工作室43a的與第二分隔構(gòu)件44相鄰的部分向吸入 工作室43a變寬的方向呈圓弧狀地延伸的大致扇狀。第一吸入口 46僅在第二活塞41位于 上死點時被第二活塞41完全閉塞。并且，在除了第二活塞41位于上死點的瞬間以外的整個 期間，第一吸入口 46的至少一部分向吸入工作室43a。具體來說，在俯視觀察下，第一吸入 口 46的外側(cè)端邊46a形成為沿著位于上死點的第二活塞41的外周面的圓弧狀。換言之， 外側(cè)端邊46a形成為半徑與第二活塞41的外周面大致相同的圓弧狀。
雖然在圖6中未圖示，但第二吸入口 47具有與第一吸入口 46的開口形狀相同的 開口形狀。此外，第一吸入口 46具有與第二吸入口 47的開口面積相等的開口面積。根據(jù) 這樣的結(jié)構(gòu)，能夠通過作用于第二活塞41的上表面的力有效地與作用于下表面的力相抵。
從第一吸入口 46流入吸入工作室43a的制冷劑的壓力與從第二吸入口 47流入吸 入工作室43a的制冷劑的壓力大致相等。因此，在第一吸入口 46與第二吸入口 47在軸向 上完全重合的情況下，第二活塞41與第一吸入口 46的重疊面積和第二活塞41與第二吸入 口 47的重疊面積相等。因此，作用于第二活塞41的上表面的力與作用于下表面的力相等 (力=壓力X面積)。即，使作用于第二活塞41的厚度方向(軸向)的力相抵的效果最高。
如圖6所示，在與第二分隔構(gòu)件44相鄰區(qū)域中，噴出路徑68朝向噴出工作室43b 開口。詳細(xì)地說，參照圖2B說明了的第一噴出路徑66及第二噴出路徑67分別朝向噴出工 作室43b開口。
第一噴出口 49形成為從噴出工作室4 的與第二分隔構(gòu)件44相鄰的部分向噴出 工作室4 變寬的方向呈圓弧狀地延伸的大致扇狀。第一噴出口 49僅在第二活塞41位于 上死點時被第二活塞41完全閉塞。并且，在除了第二活塞41位于上死點的瞬間以外的整 個期間，第一噴出口 49的至少一部分向噴出工作室4 露出。具體來說，在俯視觀察下，第 一噴出口 49的外側(cè)端邊49a形成為沿著位于上死點的第二活塞41的外周面的圓弧狀。換 言之，外側(cè)端邊49a形成為半徑與第二活塞41的外周面大致相同的圓弧狀。
雖然在圖6中未圖示，但第二噴出口 50具有與第一噴出口 49的開口形狀相同的 開口形狀。即，第一噴出口 49具有與第二噴出口 50的開口面積相等的開口面積。根據(jù)這 樣的結(jié)構(gòu)，能夠通過作用于第二活塞41的上表面的力有效地與作用于下表面的力相抵。
從第一噴出口 49向噴出路徑68噴出的制冷劑的壓力與從第二噴出口 50向噴出 路徑68噴出的制冷劑的壓力大致相等。因此，在第一噴出口 49與第二噴出口 50在軸向上 完全重合的情況下，第二活塞41與第一噴出口 49的重疊面積和第二活塞41與第二噴出口 50的重疊面積相等。因此，作用于第二活塞41的上表面的力與作用于下表面的力相等(力 =壓力X面積)。即，使作用于第二活塞41的厚度方向(軸向)的力相抵的效果最高。
如圖6所示，噴出路徑68經(jīng)由連通路徑156與背面空間155連接。具體來說，在 本實施方式中，該連通路徑156在第二分隔構(gòu)件44與軸12的中心軸最接近時與背面空間 155連通。連通路徑156形成為在第二分隔構(gòu)件44從軸12的中心軸離開某一程度時被第 二分隔構(gòu)件44閉塞。即，在第二分隔構(gòu)件44從與軸12的中心軸最接近的前進(jìn)位置向從 軸12的中心軸最大程度分離后的后退位置滑動的期間，連通路徑156從開狀態(tài)向閉狀態(tài)變 化，背面空間155從與連通路徑156連通的開放空間向從連通路徑156被隔斷的密閉空間 變化。因此，通過第二分隔構(gòu)件44使連通路徑156閉塞，背面空間155變?yōu)槊荛]空間后，背面空間155作為氣彈簧對第二分隔構(gòu)件44朝向第二活塞41按壓。
此外，參照圖3說明了的動力回收機(jī)構(gòu)105的吸入路徑51及52的結(jié)構(gòu)也可以在 副壓縮機(jī)102中采用。S卩，在副壓縮機(jī)102中，第一吸入路徑61也可以具有大于第二吸入 路徑62的截面積的截面積。此外，第一噴出路徑66也可以具有大于第二噴出路徑67的截 面積的截面積。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于能夠抑制第一吸入路徑61、第一噴出路徑66中的壓 力損失，因此具有使作用于第二活塞41的上表面的力與作用于下表面的力更接近相等的 效果。
使作用于第二活塞41的力相抵的效果在設(shè)置有多個吸入口 46及47的情況下和 設(shè)置有多個噴出口 49及50的情況下能夠獨立地得到。然而，通過噴出口 49及50的組合 得到的效果比通過吸入口 46及47的組合得到的效果高。其理由如下。首先，在制冷循環(huán) 裝置101起動時，吸入路徑63及噴出路徑68內(nèi)的壓力暫時相等。其原因在于起動時旁通 閥107b打開(參照圖1)。另一方面，由于在制冷循環(huán)裝置101起動后旁通閥107b關(guān)閉，因 此噴出路徑68內(nèi)的壓力高于吸入路徑63內(nèi)的壓力。由此，通過噴出口 49及50的組合能 夠更有效地降低制冷循環(huán)裝置101通常運(yùn)轉(zhuǎn)時的滑動損失。
接下來，參照圖7詳細(xì)說明副壓縮機(jī)102的動作原理。圖7中示出Tl T4這四 個狀態(tài)的圖。副壓縮機(jī)102的動作原理與動力回收機(jī)構(gòu)105的動作原理大致相同。
軸12通過由動力回收機(jī)構(gòu)105回收的動力旋轉(zhuǎn)。伴隨軸12的旋轉(zhuǎn)，第二活塞41 也旋轉(zhuǎn)，副壓縮機(jī)102被驅(qū)動。在第一吸入口 46與第二吸入口 47在軸向上重疊的情況下， 兩吸入口 46及47的開閉時刻也一致。同樣地，在第一噴出口 49與第二噴出口 50在軸向 上重疊的情況下，兩噴出口 49及50的開閉時刻也一致。
第二工作室43實質(zhì)上容積不變。吸入工作室43a與吸入路徑63始終連通。噴出 工作室4 與噴出路徑68始終連通。因此，在副壓縮機(jī)102的第二工作室43內(nèi)，制冷劑既 不壓縮也不膨脹。在軸12通過動力回收機(jī)構(gòu)105而旋轉(zhuǎn)，副壓縮機(jī)102被驅(qū)動時，與第二工 作室43的上流側(cè)相比，第二工作室43的下流側(cè)這一方成為高壓。換言之，在由動力回收機(jī) 構(gòu)105回收的動力被驅(qū)動的副壓縮機(jī)102的作用下，與噴出口 49及50相比，主壓縮機(jī)103 側(cè)的壓力變高，與吸入口 46及47相比，蒸發(fā)器106側(cè)的壓力變高。即，通過副壓縮機(jī)102 升壓。
吸入工作室43a始終與吸入路徑63連通。另外，噴出工作室4 始終與噴出路徑 68連通。換言之，在副壓縮機(jī)102中實質(zhì)上連續(xù)進(jìn)行吸入制冷劑的行程和將該吸入的制冷 劑噴出的行程。因此，被吸入的制冷劑在實質(zhì)上體積不變化的狀態(tài)下通過副壓縮機(jī)102。
此外，在本實施方式中，第一活塞21位于上死點的時刻與第二活塞41位于上死點 的時刻大致一致。
如圖7的左上圖(Tl)所示，吸入口 46和噴出口 49這兩方僅在第二活塞41位于 上死點的瞬間完全關(guān)閉。即，吸入口 46與噴出口 49這兩方在第二工作室43變成一個的瞬 間完全關(guān)閉。更詳細(xì)地說，在吸入工作室43a與噴出口 49連通的瞬間之前，吸入工作室43a 與吸入路徑63連通。然后，在吸入工作室43a與噴出路徑68連通而吸入工作室43a成為 噴出工作室43b的瞬間以后，噴出工作室4 被第二活塞41從吸入路徑63隔離。因此，能 夠抑制制冷劑從壓力比較高的噴出路徑68向壓力比較低的吸入路徑63的逆流。由此，能 夠?qū)崿F(xiàn)高效率的增壓。其結(jié)果是，回收的動力的利用效率提高。16
此外，從完全限制制冷劑從噴出路徑68向吸入路徑63的逆流的觀點考慮，優(yōu)選在 第二活塞41位于上死點的瞬間，吸入路徑63與噴出路徑68這兩方關(guān)閉。但是，即使在第 二活塞41位于上死點的瞬間僅吸入口 46和噴出口 49中的一方關(guān)閉的情況下，只要吸入口 46關(guān)閉的時刻與噴出口 49關(guān)閉的時刻的差作為軸12的旋轉(zhuǎn)角小于10°左右，則實質(zhì)上不 產(chǎn)生制冷劑從噴出路徑68向吸入路徑63的逆流。S卩，通過將吸入口 46關(guān)閉的時刻與噴出 口 49關(guān)閉的時刻的差設(shè)定為作為軸12的旋轉(zhuǎn)角小于10°左右，能夠抑制制冷劑從噴出路 徑68向吸入路徑63的逆流。
從防止制冷劑穿過的觀點考慮，優(yōu)選吸入口 46及47的開閉時刻一致，且噴出口 49 及50的開閉時刻也一致。
工業(yè)上的可利用性
本發(fā)明在供水機(jī)、制冷供暖空調(diào)等的制冷循環(huán)裝置中有用。
權(quán)利要求
1.一種流體機(jī)械，其中，具有動力回收機(jī)構(gòu)，其從工作流體回收動力； 副壓縮機(jī)，其由所述回收的動力驅(qū)動；軸，其連結(jié)所述動力回收機(jī)構(gòu)與所述副壓縮機(jī)，以使所述回收的動力從所述動力回收 機(jī)構(gòu)傳遞到所述副壓縮機(jī)， 所述動力回收機(jī)構(gòu)包括 (al)第一閉塞構(gòu)件；(bl)第二閉塞構(gòu)件，其與所述第一閉塞構(gòu)件對置；(cl)工作缸，其沿周向圍繞所述軸的一部分，且兩端由所述第一閉塞構(gòu)件和所述第二 閉塞構(gòu)件閉塞；(dl)活塞，其在所述工作缸內(nèi)安裝于所述軸，且在自身的外周面與所述工作缸的內(nèi)周 面之間形成工作室；(el)分隔構(gòu)件，其將所述工作室分隔成高壓側(cè)的工作室和低壓側(cè)的工作室； (fl)第一吸入口，其設(shè)置于所述第一閉塞構(gòu)件，且伴隨所述活塞的旋轉(zhuǎn)而開閉，以使工 作流體流入所述高壓側(cè)的工作室；(gl)第二吸入口，其設(shè)置于所述第二閉塞構(gòu)件的、在所述軸的軸向上與所述第一吸入 口相對的位置，且伴隨所述活塞的旋轉(zhuǎn)而開閉，以使工作流體流入所述高壓側(cè)的工作室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體機(jī)械，其中， 所述動力回收機(jī)構(gòu)還包括(hi)第一噴出口，其設(shè)置于所述第一閉塞構(gòu)件，且伴隨所述活塞的旋轉(zhuǎn)而開閉，以使工 作流體從所述低壓側(cè)的工作室流出；(il)第二噴出口，其設(shè)置于所述第二閉塞構(gòu)件的、在所述軸向上與所述第一噴出口相 對的位置，且伴隨所述活塞的旋轉(zhuǎn)而開閉，以使工作流體從所述低壓側(cè)的工作室流出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體機(jī)械，其中，所述第一噴出口具有與所述第二噴出口的開口形狀相同的開口形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的流體機(jī)械，其中，所述第一噴出口具有與所述第二噴出口的開口面積相等的開口面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的流體機(jī)械，其中，所述第一吸入口具有與所述第二吸入口的開口形狀相同的開口形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的流體機(jī)械，其中，所述第一吸入口具有與所述第二吸入口的開口面積相等的開口面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項所述的流體機(jī)械，其中，所述動力回收機(jī)構(gòu)還包括用于將工作流體從該動力回收機(jī)構(gòu)的外部分別經(jīng)由所述第 一吸入口及所述第二吸入口而向所述高壓側(cè)的工作室供給的吸入路徑，所述吸入路徑包括(i)通用吸入路徑，其從所述第二閉塞構(gòu)件的外周面朝向所述軸 的中心延伸；(ii)第一吸入路徑，其從所述通用吸入路徑分支且沿所述軸向貫穿所述工作 缸至所述第一吸入口，以能夠從所述通用吸入路徑經(jīng)由所述第一吸入口而向所述高壓側(cè)的 工作室供給工作流體；(iii)第二吸入路徑，其在所述軸的徑向上比所述第一吸入路徑靠內(nèi)側(cè)的位置從所述通用吸入路徑分支且沿所述軸向延伸至所述第二吸入口，以能夠從所述通用吸入路徑經(jīng)由 所述第二吸入口而向所述高壓側(cè)的工作室供給工作流體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體機(jī)械，其中，所述第一吸入路徑具有比所述第二吸入路徑的截面積大的截面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項所述的流體機(jī)械，其中， 所述副壓縮機(jī)包括(a2)所述下閉塞構(gòu)件；(b2)上閉塞構(gòu)件，其與所述下閉塞構(gòu)件對置；(c2)第二工作缸，其沿周向圍繞所述軸的一部分，且兩端由所述下閉塞構(gòu)件和所述上 閉塞構(gòu)件閉塞；(d2)第二活塞，其在所述第二工作缸內(nèi)安裝于所述軸，且在自身的外周面與所述第二 工作缸的內(nèi)周面之間形成工作室；(e2)第二分隔構(gòu)件，其將所述工作室分隔為低壓側(cè)的工作室和高壓側(cè)的工作室； (f2)第一吸入口，其設(shè)置于所述下閉塞構(gòu)件，且伴隨所述第二活塞的旋轉(zhuǎn)而開閉，以使 工作流體流入所述低壓側(cè)的工作室；(g2)第二吸入口，其設(shè)置于所述上閉塞構(gòu)件的、在所述軸的軸向上與所述第一吸入口 相對的位置，且伴隨所述第二活塞的旋轉(zhuǎn)而開閉，以使工作流體流入所述低壓側(cè)的工作室。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流體機(jī)械，其中， 所述副壓縮機(jī)還包括(h2)第一噴出口，其設(shè)置于所述下閉塞構(gòu)件，且伴隨所述第二活塞的旋轉(zhuǎn)而開閉，以使 工作流體從所述高壓側(cè)的工作室流出；( 2)第二噴出口，其設(shè)置于所述上閉塞構(gòu)件的、在所述軸向上與所述第一噴出口相對 的位置，且伴隨所述第二活塞的旋轉(zhuǎn)而開閉，以使工作流體從所述高壓側(cè)的工作室流出。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的流體機(jī)械，其中，還具有收容所述動力回收機(jī)構(gòu)、所述副壓縮機(jī)及所述軸的密閉容器， 所述動力回收機(jī)構(gòu)與所述副壓縮機(jī)在所述軸向上相鄰地配置在所述密閉容器內(nèi)，以將 所述動力回收機(jī)構(gòu)的所述第一閉塞構(gòu)件作為所述副壓縮機(jī)的所述下閉塞構(gòu)件共用。
12.—種制冷循環(huán)裝置，其具有制冷劑循環(huán)的制冷劑回路，其中， 所述制冷劑回路具有權(quán)利要求1 11中任一項所述的流體機(jī)械；將在所述流體機(jī)械的副壓縮機(jī)中預(yù)備壓縮后的制冷劑進(jìn)一步壓縮的主壓縮機(jī)； 冷卻通過所述主壓縮機(jī)壓縮后的制冷劑的散熱器； 使從所述流體機(jī)械的動力回收機(jī)構(gòu)噴出的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器。
全文摘要
流體機(jī)械(110)具有動力回收機(jī)構(gòu)(105)，其從工作流體回收動力；副壓縮機(jī)(102)，其由回收的動力驅(qū)動；軸(12)，其連結(jié)動力回收機(jī)構(gòu)(105)與副壓縮機(jī)(102)，以使回收的動力從動力回收機(jī)構(gòu)(105)傳遞到副壓縮機(jī)(102)。在動力回收機(jī)構(gòu)(105)上設(shè)置有第一吸入口(26)及第二吸入口(27)，它們伴隨活塞(21)的旋轉(zhuǎn)而開閉，以使工作流體流入高壓側(cè)的工作室(23a)。第二吸入口(27)設(shè)置于在軸(12)的軸向上與第一吸入口(26)相對的位置。
文檔編號F01C1/356GK102037217SQ200980117999
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者和田賢宣, 咲間文順, 松井大, 田口英俊, 長谷川寬 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社