JP2001255031A

JP2001255031A - 冷凍空調機

Info

Publication number: JP2001255031A
Application number: JP2000070564A
Authority: JP
Inventors: Shinji Katsuragawa; 真治桂川; Masahiro Ichikawa; 正浩市川; Kazuo Kushitani; 和夫櫛谷
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】膨張機における冷媒の膨張力を充分に回収す
ることができ，冷凍効率の高い冷凍空調機を提供するこ
と。【解決手段】二酸化炭素からなる冷媒８を圧縮するた
めの圧縮機１１と，圧縮された冷媒８を冷却するための
放熱器１２と，冷媒８を膨張させるための膨張機２と，
膨張した冷媒８を蒸発させるための蒸発器１３と，これ
らの間に冷媒８を循環させる冷媒配管１４とを有する冷
凍空調機１。膨張機２は，冷媒８を導入するシリンダ５
１と，シリンダ５１内を往復可能に配設したピストン５
２とを有する。シリンダ５１内へ冷媒８を導入し始める
導入開始タイミングが，ピストンが上死点に達する上死
点到達タイミングよりも早いタイミングとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，往復ピストン式の膨張機を有
し，二酸化炭素を冷媒として用いる蒸気圧縮型の冷凍空
調機に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より，環境保護の観点から，オゾン層
を破壊せず地球温暖化係数の極めて小さい二酸化炭素を
冷媒として用いた冷凍空調機が開発されている（特公平
７−１８６０２号公報等）。上記冷凍空調機は，二酸化
炭素の特性上，フロンを冷媒とした冷凍空調機に比べ冷
凍効率（ＣＯＰ）が不充分なため，冷凍効率を向上させ
る必要がある。

【０００３】そこで，図１３に示すごとく，冷媒８の膨
張行程を等エントロピーに近い膨張とする膨張機９３を
用いることにより，冷凍効率を向上させた冷凍空調機が
ある（特開平１０−１９４０１号公報，特開平１０−２
６６９８３号公報）。該冷凍空調機９は，図１３に示す
ごとく，冷媒８を圧縮するための圧縮機９２と，圧縮さ
れた冷媒８を冷却するための放熱器９６と，該放熱器９
６を通過した冷媒８を膨張させるための膨張機９３と，
膨張した冷媒８を蒸発させるための蒸発器９７とを有す
る。

【０００４】また，上記冷凍空調機９は，例えば膨張前
圧力１０ＭＰａという高圧の二酸化炭素を冷媒８として
用いるため，上記膨張機９３としては往復ピストン式の
ものが適している。そして，該往復ピストン式の膨張機
の性能を発揮するためには，ピストンの位相に対応して
冷媒８のシリンダ内への導入タイミングを制御する必要
がある。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の空
調冷凍機には，以下の問題がある。上記往復ピストン式
の膨張機において，理論上は，図１４に示すごとく，ピ
ストンが上死点に達した時点（上死点到達タイミング
Ｔ）で冷媒をシリンダ内に導入し始めるよう制御する
と，最も効率よく冷媒の膨張力を回収することができ
る。図１４において曲線Ｐは，ピストンの位相を表す。
それ故，従来の冷凍空調機においては，図１４に示すご
とく，上記シリンダ内へ冷媒を導入し始める導入開始タ
イミングＳを上死点到達タイミングＴと一致させてい
た。

【０００６】ところが，実際には，上記導入開始タイミ
ングＳを上死点到達タイミングＴと一致させるよう制御
しても，種々の要因により，膨張機における冷媒の膨張
力を充分に回収することができない（図１２参照）。従
って，上記のごとく，導入開始タイミングＳを上死点到
達タイミングＴに一致させても，膨張機の性能を充分に
発揮させることができず，充分な冷凍効率を得ることが
困難である。また，高圧の二酸化炭素を冷媒として用い
るため，冷媒の導入開始タイミングＳの変化は，膨張力
の回収量に大きく影響する。

【０００７】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，膨張機における冷媒の膨張力を充分に回
収することができ，冷凍効率の高い冷凍空調機を提供し
ようとするものである。

【０００８】

【課題の解決手段】請求項１に記載の発明は，二酸化炭
素からなる冷媒を圧縮するための圧縮機と，該圧縮機に
より圧縮された冷媒を冷却するための放熱器と，該放熱
器を通過した冷媒を膨張させるための膨張機と，該膨張
機により膨張した冷媒を蒸発させるための蒸発器と，こ
れらの間に冷媒を循環させる冷媒配管とを有する冷凍空
調機において，上記膨張機は，冷媒を導入するシリンダ
と，該シリンダ内を往復可能に配設したピストンとを有
し，上記シリンダ内へ冷媒を導入し始める導入開始タイ
ミングが，上記ピストンが上死点に達する上死点到達タ
イミングよりも早いタイミングとなるよう構成してある
ことを特徴とする冷凍空調機にある。

【０００９】本発明において最も注目すべきことは，上
記導入開始タイミングが，上記上死点到達タイミングよ
りも早いタイミングとなるよう上記膨張機を構成してあ
ることである（図６参照）。例えば，上記ピストンが上
死点に達する前に，上記シリンダの入口におけるバルブ
を開放する。上記上死点とは，ピストンとシリンダとに
よって形成される膨張室の容積が最も小さくなるときの
ピストンの位置をいう。逆に，上記膨張室の容積が最も
大きくなるときのピストンの位置を下死点という。ま
た，上記膨張機及び圧縮機としては，例えばレシプロタ
イプ，ロータリータイプ等がある。

【００１０】次に，本発明の作用効果につき説明する。
上記膨張機においては，上記導入開始タイミングが上記
上死点到達タイミングよりも早い。それ故，後述する実
験例からも分かるように，上記導入開始タイミングと上
記上死点到達タイミングとが一致する場合よりも更に，
上記膨張機における冷媒の膨張力を効率よく回収するこ
とができる。また，回収された膨張力は，例えば上記圧
縮機の動力，或いは発電等に用いられる。

【００１１】以上のごとく，本発明によれば，膨張機に
おける冷媒の膨張力を充分に回収することができ，冷凍
効率の高い冷凍空調機を提供しようとするものである。

【００１２】次に，請求項２に記載の発明のように，上
記導入開始タイミングは，上記上死点到達タイミングと
のずれが１６／３６０サイクル以内であることが好まし
い。これにより，一層効率よく膨張機における冷媒の膨
張力を回収することができる。上記導入開始タイミング
と上死点到達タイミングとのずれが１６／３６０を超え
ると，膨張機における冷媒の膨張力を充分に回収するこ
とができないおそれがある。また，１サイクルとは上記
ピストンが一往復する時間をいい，その１６／３６０の
時間が上記１６／３６０サイクルである。従って，上記
ピストンの往復速度が変動することにより，基準単位で
ある上記１サイクルもそれに応じて変動する。

【００１３】次に，請求項３に記載の発明のように，上
記膨張機は，断面円形状の内部空間を有するハウジング
と，該ハウジングの上記内部空間に回転可能に配設した
略円筒状のロータリーバルブとを有し，上記ハウジング
は，上記シリンダと上記内部空間とを連通する給排気穴
と，上記内部空間へ冷媒を導入するための吸込口とを有
し，一方，上記ロータリーバルブは，上記吸込口と連通
する吸入用溝をその全周に有すると共に，上記吸入用溝
と上記給排気穴とを連通させる連通溝をその外周の一部
に有し，また，上記ロータリーバルブの軸中心部には，
冷媒を排出するための吐出口に連通するバルブ内通路が
設けられ，更には，上記バルブ内通路と上記給排気穴と
を連通する吐出用開口部を有するものであってもよい
（図１参照）。

【００１４】上記膨張機は，上記ハウジングの内部空間
において上記ロータリーバルブが回転することにより，
上記連通溝及び上記吐出用開口部が順次上記給排気穴と
一定時間ずつ連通するよう構成してあり，上記連通溝が
上記給排気穴と連通している間に，上記吸込口から流入
する高圧の冷媒が，上記吸入用溝，上記連通溝を通って
シリンダ内へ導入され，上記ロータリーバルブを閉じて
からは，上記冷媒が上記シリンダ内で膨張することによ
り，その膨張力を上記ピストンの動力に変換し，膨張後
の冷媒は，上記吐出用開口部が上記給排気穴と連通して
いる間に，上記吐出用開口部，上記バルブ内通路を通っ
て上記排気口から排出されるよう構成してある。

【００１５】これにより，容易かつ正確に，上記シリン
ダ内への冷媒の導入を制御することができる。それ故，
膨張機における冷媒の膨張力を一層確実に回収すること
ができる。

【００１６】次に，請求項４に記載の発明のように，上
記ロータリーバルブは，上記上死点到達タイミングより
も早いタイミングで，上記連通溝が上記給排気穴と連通
し始めるよう構成してあることが好ましい。これによ
り，膨張機における冷媒の膨張力を確実かつ充分に回収
することができる。

【００１７】次に，請求項５に記載の発明のように，上
記膨張機は，複数の上記シリンダを有してなることが好
ましい。これにより，効率よく冷媒の膨張を行うことが
でき，冷凍空調機の冷凍能力が向上する。また，上記膨
張機がレシプロタイプの場合等は，複数のシリンダを設
けることにより上記膨張機を一層円滑に作動させること
ができる。

【００１８】次に，請求項６に記載の発明のように，上
記ロータリーバルブは，上記ピストンが一往復する間に
一回転するよう構成してあることが好ましい。これによ
り，上記シリンダ内への冷媒の導入を一層容易に制御す
ることができる。また，ロータリーバルブの構造の複雑
化を防止することができる。

【００１９】次に，請求項７，上記ロータリーバルブ
は，上記連通溝が上記給排気穴と連通し始めてから上記
ロータリーバルブが１６°回転するまでの間に，上記ピ
ストンが上死点に到達するよう構成してあることが好ま
しい。即ち，上記導入開始タイミングと上記上死点到達
タイミングとの間に，上記ロータリーバルブが回転する
角度は，１６°以下である。これにより，一層効率よく
膨張機における冷媒の膨張力を回収することができる。
上記ロータリーバルブの回転角度が１６°を超えると，
膨張機における冷媒の膨張力を充分に回収することがで
きないおそれがある。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施形態例本発明の実施形態例にかかる冷凍空調機につき，図１〜
図１１を用いて説明する。本例の冷凍空調機１は，冷媒
８として二酸化炭素を用いる。図１に示すごとく，上記
冷凍空調機１は，冷媒８を圧縮するための圧縮機１１
と，該圧縮機１１により圧縮された冷媒８を冷却するた
めの放熱器１２と，該放熱器１２を通過した冷媒８を膨
張させるための膨張機２と，該膨張機２により膨張した
冷媒８を蒸発させるための蒸発器１３とを有する。上記
圧縮機１１，放熱器１２，膨張機２，蒸発器１３の間に
は，これらの間に冷媒８を循環させる冷媒配管１４が設
けられている。

【００２１】図１に示すごとく，上記膨張機２は，冷媒
８を導入するシリンダ５１と，該シリンダ５１内を往復
可能に配設したピストン５２とを有する。そして，図６
に示すごとく，上記シリンダ５１内へ冷媒８を導入し始
める導入開始タイミングＳが，上記ピストン５２が上死
点に達する上死点到達タイミングＴよりも早いタイミン
グとなるよう，上記膨張機２を構成してある。図６にお
ける曲線Ｐは，ピストン５２の位相を表す。

【００２２】即ち，上記ピストン５２が上死点に達する
前に，上記シリンダ５１の入口を開放する。また，図６
に示すごとく，上記導入開始タイミングＳと上記上死点
到達タイミングＴとのずれは，１６／３６０サイクル以
内とする。１サイクルとは上記ピストン５２が一往復す
る時間をいい，その１６／３６０の時間が上記１６／３
６０サイクルである。従って，上記ピストン５２の往復
速度が変動することにより，基準単位である上記１サイ
クルもそれに応じて変動する。

【００２３】上記膨張機２につき，図１〜図４を用いて
以下に詳説する。即ち，上記膨張機２は，図１に示すご
とく，断面円形状の内部空間４１を有するハウジング４
と，該ハウジング４の上記内部空間４１に回転可能に配
設した略円筒状のロータリーバルブ３とを有する。上記
ハウジング４は，上記シリンダ５１と上記内部空間４１
とを連通する給排気穴４２と，上記内部空間４１へ冷媒
８を導入するための吸込口４３とを有する。

【００２４】一方，上記ロータリーバルブ３は，図１，
図３，図４に示すごとく，上記吸込口４３と連通する吸
入用溝３１をその全周に有する。また，上記ロータリー
バルブ３は，図１，図４（Ａ）に示すごとく，上記吸入
用溝３１と上記給排気穴４２とを連通させる連通溝３２
をその外周の一部に有する。

【００２５】また，図１，図４（Ｂ），（Ｃ）に示すご
とく，上記ロータリーバルブ３の軸中心部には，冷媒８
を排出するための吐出口３５に連通するバルブ内通路３
３が設けてある。更に，上記ロータリーバルブ３は，図
１，図４（Ｂ），（Ｃ）に示すごとく，上記バルブ内通
路３３と上記給排気穴４２とを連通する吐出用開口部３
４を有する。また，図２に示すごとく，上記膨張機２
は，上記シリンダ５１を４個有している。これに応じ
て，上記ピストン５１，上記給排気穴４２も，それぞれ
４個設けられている。

【００２６】また，図１に示すごとく，上記膨張機２
は，回転シャフト５４に斜めに固定された円盤状の斜板
５３を有する。該斜板５３の周端部５３１は，上記各ピ
ストン５２の側部に設けられた凹部５２１に摺動可能に
係合してある。これにより，上記各シリンダ５１に順次
高圧の冷媒８が導入され，その膨張力によって上記各ピ
ストン５２を順次下死点へ向かって押すことにより，上
記斜板５３及び上記回転シャフト５４が回転する。即
ち，図８（Ｂ）に示すごとく上記ピストン５２が上死点
にあるとき，図８（Ａ）に示すごとく，そのピストン５
２の凹部５２１には，上記斜板５３の周端部５３１のう
ち最もロータリーバルブ３に近い上死点対応部５３２
（図５）が位置している。

【００２７】また，図１，図５に示すごとく，上記回転
シャフト５４の端部には連結キー５５が設けてあり，こ
れを上記ロータリーバルブ３の端部に設けた連結スリッ
ト３９に係合させて，上記回転シャフト５４とロータリ
ーバルブ３とを連結している。これにより，上記ロータ
リーバルブ３は，上記回転シャフト５４と共に回転し，
上記ピストン５２が一往復する間に一回転する。なお，
上記導入開始タイミングの調整は，上記連結スリット３
９の位置を調整することにより行うことができる。ま
た，上記回転シャフト５４は，上記ロータリーバルブ３
とは反対側に，発電機１５を接続している。該発電機１
５は，上記膨張機２に負荷をかけて冷媒８の膨張を等エ
ントロピー変化に制御すると共に，上記冷媒８の膨張力
を回収する。

【００２８】次に，上記膨張機２の作動につき，図７〜
図１１を用いて説明する。ここでは，図７〜図１１に示
す４個のシリンダ５１のうち各図（Ａ）における上側に
実線で示したシリンダ５１への給排気を中心に説明する
が，他のシリンダ５１に関してもこれと同様である。図
７〜図１１の矢印Ｒに示すごとく，上記ハウジング４の
内部空間４１において上記ロータリーバルブ３が回転す
ることにより，上記連通溝３２及び上記吐出用開口部３
４が順次上記給排気穴４２と一定時間ずつ連通する。こ
のとき，上記斜板５３もロータリーバルブ３と共に回転
する（図７〜図１１の矢印Ｑ）。

【００２９】即ち，まず，図７（Ａ）に示すごとく，上
記上死点到達タイミングＴよりも早いタイミングで，上
記連通溝３２が上記給排気穴４２と連通し始める。即
ち，図７（Ａ）に示すごとく，上記連通溝３２が上記給
排気穴４２と連通し始める時点では，上記斜板５３の上
死点対応部５３２は，上記シリンダ５１よりも手前にあ
る。それ故，図７（Ｂ）に示すごとく，上記シリンダ５
１におけるピストン５２が上死点に達する前に，シリン
ダー５１が開放され始める。

【００３０】また，上記ロータリーバルブ３は，上記連
通溝３２が上記給排気穴４２と連通し始めてから上記ロ
ータリーバルブ３が１６°回転するまでの間に，上記ピ
ストン５２が上死点に到達するよう構成してある。即
ち，図７（Ａ）に示すごとく，上記連通穴３２が上記給
排気穴４２と連通し始めるとき，上記上死点対応部５３
２は上記ピストン５２の中心位置よりも手前であって，
その角度差が１６°以下である。

【００３１】次いで，図８（Ａ）に示すごとく，上記上
死点対応部５３２が上記シリンダ５１に達したときに
は，上記連通溝３２は上記給排気穴４２とある程度の幅
をもって重なり合っている。従って，図８（Ｂ）に示す
ごとく，上記ピストン５２が上死点にあるときには，上
記ロータリーバルブ３は充分に開放されている。

【００３２】そして，この状態から図９（Ａ）に示すロ
ータリーバルブ３閉止状態となるまでの間に，図９
（Ｂ）に示すごとく上記ピストン５２が所定距離下死点
へ向かって後退する。即ち，上記ロータリーバルブ３が
開放されている間に冷媒８が上記シリンダー５１内へ所
定量導入される。また，図９（Ａ）に示すロータリーバ
ルブ３閉止状態から，上記シリンダ５１内に導入された
上記冷媒８が膨張することにより，図１０（Ｂ）に示す
ごとく上記ピストン５２が下死点へ向かって更に後退す
る。また，これにより，上記冷媒８の膨張力が，上記ピ
ストン５２，斜板５３，回転シャフト５４を通じて発電
機１５に回収される。また，該発電機１５によって負荷
をかけることにより，冷媒８の膨張を等エントロピー変
化に近い膨張としている。

【００３３】次いで，図１０（Ａ）に示すごとく上記ロ
ータリーバルブ３の吐出用開口部３４が上記連通溝３２
に連通し始め，図１１（Ａ）に示すごとく吐出用開口部
３４が連通溝３２に連通している間に，図１１（Ｂ）に
示すごとく上記ピストン５２が上死点に向かって前進す
る。これにより，膨張後の冷媒８が吐出用開口部３４，
バルブ内通路３３を通って吐出口３５から排出される
（図１）。

【００３４】次に，本例の作用効果につき説明する。上
記膨張機２における上記ロータリーバルブ３は，上記上
死点到達タイミングＴよりも早いタイミングで，上記連
通溝３２が上記給排気穴４２と連通し始めるよう構成し
てある。即ち，上記膨張機２においては，上記導入開始
タイミングＳが上記上死点到達タイミングＴよりも早い
（図６）。それ故，上記導入開始タイミングＳと上記上
死点到達タイミングＴとが一致する場合（図１４）より
も更に，上記膨張機２における冷媒８の膨張力を効率よ
く回収することができる。

【００３５】また，上記導入開始タイミングＳは，上記
上死点到達タイミングＴとのずれを１６／３６０サイク
ル以内としている。即ち，上記連通溝３２が上記給排気
穴４２と連通し始めてから上記ロータリーバルブ３が１
６°回転するまでの間に，上記ピストン５２が上死点に
到達する。これにより，一層効率よく膨張機２における
冷媒８の膨張力を回収することができる。

【００３６】また，上記膨張機２は，上記のごとくロー
タリーバルブ３を用いて冷媒８の導入の制御を行ってい
るため，容易かつ正確に，上記シリンダ５１内への冷媒
８の導入を制御することができる。それ故，膨張機２に
おける冷媒８の膨張力を一層確実に回収することができ
る。

【００３７】また，上記膨張機２は，４個の上記シリン
ダ５１を有してなるため，効率よく冷媒８の膨張を行う
ことができ，冷凍空調機１の冷凍能力が向上する。ま
た，この場合には，上記斜板５３が円滑に回転し，ひい
ては上記膨張機２を一層円滑に作動させることができ
る。

【００３８】また，上記ロータリーバルブ３は，上記ピ
ストン５２が一往復する間に一回転するため，上記シリ
ンダ５１内への冷媒８の導入を一層容易に制御すること
ができる。また，ロータリーバルブ３の構造の複雑化を
防止することができる。

【００３９】以上のごとく，本例によれば，膨張機にお
ける冷媒の膨張力を充分に回収することができ，冷凍効
率の高い冷凍空調機を提供しようとするものである。

【００４０】実験例本例は，図１２に示すごとく，上記実施形態例に示した
膨張機において，導入開始タイミングＳと上死点到達タ
イミングＴとの差による，冷媒の膨張力の回収量の変化
を測定した例である。

【００４１】即ち，図１２においては，上死点到達タイ
ミングＴに対して導入開始タイミングＳが，上記ロータ
リーバルブの回転角度にして何度ずれているかを横軸に
採っている。導入開始タイミングＳが上死点到達タイミ
ングＴよりも早い場合にマイナス（−）符号を付し，遅
い場合にプラス（＋）符号を付した。一方，図１２にお
いて，縦軸には膨張力の回収比を採っている。回収比
は，導入開始タイミングＳが上死点到達タイミングＴと
一致したときの膨張力の回収量を１としたものである。

【００４２】また，上記膨張機は，回転数１２００ｒｐ
ｍで運転して試験を行った。この回転数は，上記膨張機
の回転シャフトの回転数であり，ロータリーバルブの回
転数である。測定結果を図１２に示す。

【００４３】同図より分かるように，導入開始タイミン
グＳが上死点到達タイミングＴよりも早まると，膨張力
の回収比は上昇し，角度約９°早まる場合に最も回収比
が大きくなる。そして，角度約１６°を超えると上記回
収比は，１を下回り始める。一方，導入開始タイミング
Ｓが上死点到達タイミングＴよりも遅いと膨張力の回収
比は，１を下回る。

【００４４】この結果から，導入開始タイミングＳは，
上死点到達タイミングＴよりも早くし，そのずれを１６
°以下とすることにより，膨張力の回収を効率よく行う
ことができることが分かる。これは，導入開始タイミン
グＳの直後においては，シリンダ内に冷媒が充分に導入
されないことが原因として挙げられる。

【００４５】特に，実施形態例で示したロータリーバル
ブのように連通溝と給排気穴とが徐々に連通する構成の
場合，導入開始タイミングＳ直後は連通溝と給排気穴と
の重なりはわずかである。それ故，導入開始タイミング
Ｓにおいてピストンが上死点にあって，そこから下死点
へ向かって後退しても，冷媒がシリンダ内に円滑に導入
されないおそれがある。

【００４６】これに対し，導入開始タイミングＳからロ
ータリーバルブが所定角度回転し，連通溝と給排気穴と
の重なりが充分に得られたときに，ピストンが上死点に
あると，そこからピストンが下死点へ向かって後退する
とき冷媒が確実にシリンダ内に導入されると考えられ
る。また，かかる微妙なタイミングのずれが膨張力の回
収比に現れるのは，導入する上記冷媒である二酸化炭素
が非常に高圧（例えば１０ＭＰａ）であることによるも
のと考えられる。

【００４７】

【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，膨張機
における冷媒の膨張力を充分に回収することができ，冷
凍効率の高い冷凍空調機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例における，冷凍空調機及び膨張機の
説明図。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面説明図。

【図３】実施形態例における，ロータリーバルブの斜視
図。

【図４】実施形態例における，（Ａ）図３のＢ視図，
（Ｂ）（Ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図，（Ｃ）（Ｂ）のＤ
−Ｄ線矢視断面図。

【図５】実施形態例における，斜板と回転シャフトの側
面図。

【図６】実施形態例における，ピストンの位相と冷媒の
導入時期との関係を示す線図。

【図７】実施形態例における，導入開始タイミングでの
（Ａ）ロータリーバルブの角度，及び（Ｂ）シリンダの
位相の説明図。

【図８】実施形態例における，上死点到達タイミングで
の（Ａ）ロータリーバルブの角度，及び（Ｂ）シリンダ
の位相の説明図。

【図９】実施形態例における，冷媒導入終了時点の
（Ａ）ロータリーバルブの角度，及び（Ｂ）シリンダの
位相の説明図。

【図１０】実施形態例における，冷媒排出開始時点の
（Ａ）ロータリーバルブの角度，及び（Ｂ）シリンダの
位相の説明図。

【図１１】実施形態例における，冷媒排出時の（Ａ）ロ
ータリーバルブの角度，及び（Ｂ）シリンダの位相の説
明図。

【図１２】実験例における，導入開始タイミングＳと上
死点到達タイミングＴとの差による，冷媒の膨張力回収
比の変化を示す線図。

【図１３】従来例における，冷凍空調機の説明図。

【図１４】従来例における，ピストンの位相と冷媒の導
入時期との関係を示す線図。

【符号の説明】

１．．．冷凍空調機，１１．．．圧縮機，１２．．．放熱器，１３．．．蒸発器，１４．．．冷媒配管，２．．．膨張機，３．．．ロータリーバルブ，３１．．．吸入用溝，３２．．．連結溝，３３．．．バルブ内通路，３４．．．吐出用開口部，４．．．ハウジング，４１．．．内部空間，４２．．．給排気穴，５１．．．シリンダ，５２．．．ピストン，５３．．．斜板，８．．．冷媒，

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二酸化炭素からなる冷媒を圧縮するため
の圧縮機と，該圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する
ための放熱器と，該放熱器を通過した冷媒を膨張させる
ための膨張機と，該膨張機により膨張した冷媒を蒸発さ
せるための蒸発器と，これらの間に冷媒を循環させる冷
媒配管とを有する冷凍空調機において，上記膨張機は，
冷媒を導入するシリンダと，該シリンダ内を往復可能に
配設したピストンとを有し，上記シリンダ内へ冷媒を導
入し始める導入開始タイミングが，上記ピストンが上死
点に達する上死点到達タイミングよりも早いタイミング
となるよう構成してあることを特徴とする冷凍空調機。
【請求項２】請求項１において，上記導入開始タイミ
ングは，上記上死点到達タイミングとのずれが１６／３
６０サイクル以内であることを特徴とする空調冷凍機。
【請求項３】請求項１又は２において，上記膨張機
は，断面円形状の内部空間を有するハウジングと，該ハ
ウジングの上記内部空間に回転可能に配設した略円筒状
のロータリーバルブとを有し，上記ハウジングは，上記
シリンダと上記内部空間とを連通する給排気穴と，上記
内部空間へ冷媒を導入するための吸込口とを有し，一
方，上記ロータリーバルブは，上記吸込口と連通する吸
入用溝をその全周に有すると共に，上記吸入用溝と上記
給排気穴とを連通させる連通溝をその外周の一部に有
し，また，上記ロータリーバルブの軸中心部には，冷媒
を排出するための吐出口に連通するバルブ内通路が設け
られ，更には，上記バルブ内通路と上記給排気穴とを連
通する吐出用開口部を有することを特徴とする冷媒空調
機。
【請求項４】請求項３において，上記ロータリーバル
ブは，上記上死点到達タイミングよりも早いタイミング
で，上記連通溝が上記給排気穴と連通し始めるよう構成
してあることを特徴とする冷媒空調機。
【請求項５】請求項３又は４において，上記膨張機
は，複数の上記シリンダを有してなることを特徴とする
冷媒空調機。
【請求項６】請求項３〜５のいずれか一項において，
上記ロータリーバルブは，上記ピストンが一往復する間
に一回転するよう構成してあることを特徴とする冷凍空
調機。
【請求項７】請求項６において，上記ロータリーバル
ブは，上記連通溝が上記給排気穴と連通し始めてから上
記ロータリーバルブが１６°回転するまでの間に，上記
ピストンが上死点に到達するよう構成してあることを特
徴とする冷媒空調機。