スクロール型膨張機
【課題】 膨張過程の流体室へ作動流体を導入可能に構成されたスクロール型膨張機において、作動流体から回収できる動力を増大させる。
【解決手段】 スクロール型膨張機としての膨張機部では、固定スクロール（60）と可動スクロール（65）によって膨張機構が構成される。流入過程の流体室（37）へは、流入ポート（46）を通じて高圧冷媒が導入される。閉じ込み状態となった流体室（37）、即ちＡ室（70）及びＢ室（75）の内部では、導入された冷媒が膨張する。膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）に対しては、インジェクションポート（71,76）から冷媒を導入できるようになっている。インジェクションポート（71,76）からＡ室（70）及びＢ室（75）に対する冷媒の導入は、膨張過程が終了する前に停止される。
【解決手段】 スクロール型膨張機としての膨張機部では、固定スクロール（60）と可動スクロール（65）によって膨張機構が構成される。流入過程の流体室（37）へは、流入ポート（46）を通じて高圧冷媒が導入される。閉じ込み状態となった流体室（37）、即ちＡ室（70）及びＢ室（75）の内部では、導入された冷媒が膨張する。膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）に対しては、インジェクションポート（71,76）から冷媒を導入できるようになっている。インジェクションポート（71,76）からＡ室（70）及びＢ室（75）に対する冷媒の導入は、膨張過程が終了する前に停止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体の膨張により動力を発生させるスクロール型膨張機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１に開示されているように、スクロール型膨張機が知られている。このスクロール型膨張機において、固定スクロールと可動スクロールにより形成された流体室へ作動流体を導入すると、その作動流体の膨張によって動力が発生する。
【０００３】
ここで、スクロール型膨張機は、容積型の流体機械であって、その膨張比は固定スクロールや可動スクロールの幾何学形状によって決まっている。このため、スクロール型膨張機の運転条件によっては、膨張後における作動流体の圧力がスクロール型膨張機の流出側圧力よりも低くなる状態（いわゆる過膨張の状態）に陥る場合がある。過膨張の状態に陥ると、作動流体を膨張させるために動力が消費されるため、最終的にスクロール型膨張機から出力される動力が大幅に減少してしまう。
【０００４】
そこで、上記公報のスクロール型膨張機には、バイパスポートとバルブ機構とが設けられている。バルブ機構は、高圧作動流体の圧力が所定値以下になると開くように構成されている。このバルブ機構が開くと、バイパスポートを通じて圧作動流体が膨張過程の流体室へ導入される。高圧作動流体の圧力が所定値以下となると、それに伴ってスクロール型膨張機の流出側の圧力も低下し、過膨張の状態に陥るおそれがある。そこで、このスクロール型膨張機では、高圧作動流体の圧力が所定値以下になるとバイパスポートから膨張過程の流体室へ作動流体を導入し、それによって過膨張の状態に陥るのを回避している。
【特許文献１】特開２００３−２６９１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したスクロール型膨張機のように、膨張過程の流体室へ作動流体を導入すれば、過膨張に起因する動力ロスは低減される。ところが、膨張過程か終了するまで流体室へ作動流体を導入し続けると、膨張過程の終盤では流体室の内圧が低くなってしまっており、その時点で流体室へ導入された作動流体から回収できる動力が少なくなってしまう。従って、膨張過程か終了するまで流体室へ作動流体を導入し続けると、スクロール型膨張機における作動流体からの動力回収が不充分となるおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、膨張過程の流体室へ作動流体を導入可能に構成されたスクロール型膨張機において、作動流体から回収できる動力を増大させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、固定スクロール（60）の固定側ラップ（62）と可動スクロール（65）の可動側ラップ（67）とが互いに噛み合って流体室（37）を形成する膨張機構（35）を備え、膨張機構（35）へ供給された作動流体が流体室（37）内で膨張するスクロール型膨張機を対象としている。そして、上記膨張機構（35）には、膨張過程の流体室（37）へ作動流体を導入するためのインジェクションポート（71,…,76,…）とが設けられており、上記インジェクションポート（71,…,76,…）の位置は、該インジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）への作動流体の導入が膨張過程の終了前に停止するように設定されるものである。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、膨張過程の開始時点における流体室（37）の容積をＶ1とし、インジェクションポート（71,…,76,…）からの作動流体の導入終了時点における流体室（37）の容積をＶ2とし、単位時間当たりに流入過程の流体室（37）へ流入する作動流体の質量をＡとし、単位時間当たりにインジェクションポート（71,…,76,…）を通って膨張過程の流体室（37）へ流入する作動流体の質量をＢとした場合に、Ｖ2のＶ1に対する比Ｖ2／Ｖ1が、Ａ＋ＢのＡに対する比(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値に対応して設定されるものである。
【０００９】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、膨張機構（35）には、固定側ラップ（62）の内側面に沿って形成された第１の流体室（70）だけに開口する第１のインジェクションポート（71）と、固定側ラップ（62）の外側面に沿って形成された第２の流体室（75）だけに開口する第２のインジェクションポート（76）とが１つずつ設けられるものである。
【００１０】
第４の発明は、上記第１又は第２の発明において、膨張機構（35）には、固定側ラップ（62）の内側面に沿って形成された第１の流体室（70）だけに開口する第１のインジェクションポート（72,73）と、固定側ラップ（62）の外側面に沿って形成された第２の流体室（75）だけに開口する第２のインジェクションポート（77,78）とが複数ずつ設けられるものである。
【００１１】
第５の発明は、上記第４の発明において、１つの第１の流体室（70）に対して複数の第１のインジェクションポート（72,73）が開口可能となっており、１つの第２の流体室（75）に対して複数の第２のインジェクションポート（77,78）が開口可能となっているものである。
【００１２】
第６の発明は、上記第４の発明において、複数の第１のインジェクションポート（72,73）は、それぞれが常に別々の第１の流体室（70）に開口しており、複数の第２のインジェクションポート（77,78）は、それぞれが常に別々の第２の流体室（75）に開口しているものである。
【００１３】
第７の発明は、上記第１〜第６の何れか１つの発明において、インジェクションポート（71,…,76,…）が固定スクロール（60）に形成されるものである。
【００１４】
第８の発明は、上記第１〜第７の何れか１つの発明において、膨張機構（35）へ供給される作動流体が臨界圧力以上の二酸化炭素であるものである。
【００１５】
−作用−
上記第１の発明では、膨張機構（35）に固定スクロール（60）と可動スクロール（65）とが設けられ、固定側ラップ（62）と可動側ラップ（67）が噛み合って流体室（37）が形成される。膨張機構（35）では、流入過程の流体室（37）へ作動流体が流入し、その作動流体が膨張過程の流体室（37）内で膨張する。また、膨張機構（35）では、インジェクションポート（71,…,76,…）を通じて膨張過程の流体室（37）へ作動流体を導入することが可能となっている。膨張過程の流体室（37）に対するインジェクションポート（71,…,76,…）からの作動流体の導入は、膨張過程の終了前に停止される。インジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）へ流入した作動流体は、流入過程の流体室（37）へ流入した作動流体と共に膨張する。
【００１６】
上記第２の発明では、インジェクションポート（71,…,76,…）が所定の位置に配置され、流体室（37）の容積が膨張過程の開始時点における流体室（37）の容積Ｖ1にＶ2／Ｖ1を乗じて得られる値Ｖ2に達した時点で、インジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）への作動流体の導入が停止される。流入過程の流体室（37）へ流入可能な作動流体の質量流量Ａに対する膨張機を通過すべき作動流体の質量流量Ａ＋Ｂの比(Ａ＋Ｂ)／Ａは、スクロール型膨張機（30）の運転条件によって変動する。この発明の膨張機構（35）において、Ｖ2／Ｖ1の値は、スクロール型膨張機（30）の運転条件に基づいて想定される比(Ａ＋Ｂ)／Ａの値のうち最大のものに対応して設定される。つまり、この発明では、Ｖ2／Ｖ1の値が(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値に対応するように、インジェクションポート（71,…,76,…）の位置が設定されている。
【００１７】
上記第３の発明では、膨張機構（35）に第１のインジェクションポート（71）と第２のインジェクションポート（76）とが１つずつ設けられる。膨張過程の流体室（37）のうち、固定側ラップ（62）の内側面に沿った第１の流体室（70）へは第１のインジェクションポート（71）から、固定側ラップ（62）の外側面に沿った第２の流体室（75）へは第２のインジェクションポート（76）から、それぞれ作動流体を導入可能となっている。
【００１８】
上記第４〜第６の各発明では、膨張機構（35）に第１のインジェクションポート（72,73）と第２のインジェクションポート（77,78）とが複数ずつ設けられる。膨張過程の流体室（37）のうち、固定側ラップ（62）の内側面に沿った第１の流体室（70）へは第１のインジェクションポート（72,73）から、固定側ラップ（62）の外側面に沿った第２の流体室（75）へは第２のインジェクションポート（77,78）から、それぞれ作動流体を導入可能となっている。
【００１９】
上記第５の発明において、膨張機構（35）では、１つの第１の流体室（70）に対して複数の第１のインジェクションポート（72,73）が開口可能となっている。また、膨張機構（35）では、１つの第２の流体室（75）に対して複数の第２のインジェクションポート（77,78）が開口可能となっている。そして、１つの流体室（70,75）に対して開口可能な複数のインジェクションポート（72,73,77,78）のうちの１つでもその流体室（70,75）に開口している間は、その膨張過程の流体室（70,75）へ作動流体が流入し続ける。
【００２０】
上記第６の発明では、膨張機構（35）では、１つの第１の流体室（70）に対して何れか１つの第１のインジェクションポート（72,73）だけが開口可能となっている。つまり、１つの第１の流体室（70）に対して、複数の第１のインジェクションポート（72,73）が同時に連通することはない。また、膨張機構（35）では、１つの第２の流体室（75）に対して何れか１つの第２のインジェクションポート（77,78）だけが開口可能となっている。つまり、１つの第２の流体室（75）に対して、複数の第２のインジェクションポート（77,78）が同時に連通することはない。
【００２１】
上記第７の発明では、膨張機構（35）に設けられた固定スクロール（60）にインジェクションポート（71,…,76,…）が形成される。
【００２２】
上記第８の発明では、スクロール型膨張機（30）に対し、臨界圧力以上の二酸化炭素が作動流体として供給される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、スクロール型膨張機（30）において、インジェクションポート（71,…,76,…）を通じて膨張過程の流体室（37）へ作動流体を導入することが可能となっている。このスクロール型膨張機（30）では、インジェクションポート（71,…,76,…）からの流体室（37）に対する作動流体の導入が、膨張過程の終了前に停止される。ここで、膨張過程の終盤で流体室（37）へ流入した作動流体からに比べると、膨張過程の初期で流体室（37）へ流入した作動流体からの方が多くの動力を回収できる。このため、本発明によれば、膨張過程の終了時までインジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）へ作動流体を流入させ続ける場合に比べ、スクロール型膨張機（30）で作動流体から回収される動力を増大させることができる。
【００２４】
特に、上記第２の発明では、Ｖ2／Ｖ1の値が(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値に対応するようにインジェクションポート（71,…,76,…）が設定されている。このため、インジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）へ導入すべき作動流体の量を確保した上で、流体室（37）に対するインジェクションポート（71,…,76,…）からの作動流体の導入を出来るだけ早く終了させることが可能となり、スクロール型膨張機（30）で得られる動力の更なる増大を図ることができる。
【００２５】
上記第４の発明では、膨張機構（35）に第１のインジェクションポート（72,73）と第２のインジェクションポート（77,78）とを複数ずつ設けている。このため、インジェクションポート（72,73,77,78）を通って流体室（37）へ至るまでの作動流体の圧力損失を低減でき、インジェクションを通じて流体室（37）へ導入される作動流体の量を充分に確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態は、冷媒回路（50）を備えて冷凍サイクルを行う空調機である。
【００２８】
〈冷媒回路〉
図１に示すように、冷媒回路（50）には、圧縮・膨張ユニット（40）と、放熱器（51）と、蒸発器（52）と、インジェクション回路（53）とが設けられている。圧縮・膨張ユニット（40）には、圧縮機部（20）と電動機（10）と膨張機部（30）とが設けられている。膨張機部（30）は、本発明に係るスクロール型膨張機により構成されている。圧縮・膨張ユニット（40）の詳細については後述する。
【００２９】
上記冷媒回路（50）では、圧縮機部（20）の吐出側が放熱器（51）の一端に、放熱器（51）の他端が膨張機部（30）の流入側に、膨張機部（30）の流出側が蒸発器（52）の一端に、蒸発器（52）の他端が圧縮機部（20）の吸入側にそれぞれ接続されている。また、冷媒回路（50）には、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が充填されている。この冷媒回路（50）では、冷凍サイクルの高圧を二酸化炭素の臨界圧力よりも高く設定した超臨界サイクルが行われる。
【００３０】
上記インジェクション回路（53）の始端は、放熱器（51）と膨張機部（30）の間に接続されている。また、インジェクション回路（53）の終端は、後述する膨張機部（30）のインジェクションポート（71,76）に接続されている。このインジェクション回路（53）には、開度可変の流量調節弁（54）が設けられている。この流量調節弁（54）は、パルスモータによって弁体を駆動する電動弁によって構成されている。
【００３１】
〈圧縮・膨張ユニット〉
図２に示すように、上記圧縮・膨張ユニット（40）では、縦長で円筒形の密閉容器であるケーシング（41）を備えている。電動機（10）と圧縮機部（20）と膨張機部（30）とは、このケーシング（41）の内部に収納されている。圧縮・膨張ユニット（40）では、電動機（10）がケーシング（41）の中央部に配置され、電動機（10）の下方に圧縮機部（20）が、電動機（10）の上方に膨張機部（30）が配置されている。
【００３２】
電動機（10）は、ケーシング（41）に固定されたステータ（11）と、該ステータ（11）に対して回転可能なロータ（12）とから構成され、ロータ（12）にシャフト（15）が連結されている。そして、シャフト（15）の下端部が圧縮機部（20）に連結され、シャフト（15）の上端部が膨張機部（30）に連結されている。
【００３３】
圧縮機部（20）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ式流体機械によって構成されている。この圧縮機部（20）は、第１圧縮機構（20A）及び第２圧縮機構（20B）から構成されている。圧縮機部（20）では、第１圧縮機構（20A）と第２圧縮機構（20B）とが上下２段に配置されている。圧縮機部（20）は、フロントヘッドを構成する下部フレーム（21）、第１シリンダ（22）、中間プレート（23）、第２シリンダ（24）、リアヘッド（25）が上方から下方へ順に積層され、下部フレーム（21）がケーシング（41）に固定されている。
【００３４】
シャフト（15）は下部フレーム（21）とリアヘッド（25）に回転自在に保持されている。また、シャフト（15）には、第１シリンダ（22）に対応する位置に第１大径偏心部（16）が形成され、第２シリンダ（24）に対応する位置に第２大径偏心部（17）が形成されている。第１大径偏心部（16）と第２大径偏心部（17）は、偏心方向が互いに１８０°の位相差となるように形成されていて、シャフト（15）の回転時のバランスがとられるようになっている。
【００３５】
第１大径偏心部（16）には第１ピストン（26）が、第２大径偏心部（17）には第２ピストン（27）がそれぞれ装着されている。これらピストン（26,27）は、それぞれ円筒状に形成されている。また、図示しないが、ピストン（26,27）の外周面には、その半径方向へ延びる平板状のブレードが突設されている。各ピストン（26,27）のブレードは、対応するシリンダ（22,24）に揺動ブッシュを介して進退自在かつ回動自在に支持されている。
【００３６】
第１ピストン（26）は、その外周面が第１シリンダ（22）の内周面に実質的に摺接する。第１圧縮機構（20A）では、第１シリンダ（22）の内周面と第１ピストン（26）の外周面の間に圧縮室（28A）が形成される。一方、第２ピストン（27）は、その外周面が第２シリンダ（24）の内周面に実質的に摺接する。第２圧縮機構（20B）では、第２シリンダ（24）の内周面と第２ピストン（27）の外周面の間に圧縮室（28B）が形成される。
【００３７】
第１シリンダ（22）及び第２シリンダ（24）にはそれぞれ吸入ポート（44A,44B）が形成されている。各吸入ポート（44A,44B）は、それぞれ対応する圧縮室（28A,28B）の吸入側に連通している。また、各吸入ポート（44A,44B）は、何れも蒸発器（52）に配管接続されている（図１参照）。
【００３８】
第１シリンダ（22）及び第２シリンダ（24）には、図示しないが、吐出口が形成されている。各シリンダ（22,24）において、吐出口は、圧縮室（28A,28B）に連通している。また、吐出口には、リード弁等が吐出弁として設けられている。一方、ケーシング（41）における電動機（10）の上方位置には、吐出管（45）が固定されている。この吐出管（45）は、放熱器（51）に配管接続されている（図１参照）。第１，第２圧縮機構（20A,20B）からケーシング（41）内へ吐出された高圧冷媒は、吐出管（45）を通ってケーシング（41）内から送出される。
【００３９】
上述したように、膨張機部（30）は、スクロール型膨張機により構成されている。図３にも示すように、膨張機部（30）は、ケーシング（41）に固定された上部フレーム（31）と、上部フレーム（31）に固定された固定スクロール（60）と、上部フレーム（31）にオルダムリング（33）を介して保持された可動スクロール（65）とを備えている。このうち、固定スクロール（60）と可動スクロール（65）とは、膨張機構（35）を構成している。
【００４０】
固定スクロール（60）は、平板状の固定側鏡板部（61）と、該固定側鏡板部（61）の前面（同図における下面）に立設された渦巻壁状の固定側ラップ（62）とを備えている。一方、可動スクロール（65）は、平板状の可動側鏡板部（66）と、該可動側鏡板部（66）の前面（同図における上面）に立設された渦巻壁状の可動側ラップ（67）とを備えている。膨張機部（30）では、固定スクロール（60）の固定側ラップ（62）と可動スクロール（65）の可動側ラップ（67）が互いに噛み合うことで複数の流体室（37）が形成されている。
【００４１】
シャフト（15）では、その上端にスクロール連結部（18）が形成されている。このスクロール連結部（18）には、シャフト（15）の回転中心から偏心した位置に連結孔（19）が形成されている。可動スクロール（65）では、可動側鏡板部（66）の背面（図３における下面）に連結軸（68）が突設されている。この連結軸（68）は、スクロール連結部（18）の連結孔（19）に回転自在に支持されている。また、シャフト（15）のスクロール連結部（18）は、上部フレーム（31）に回転自在に支持されている。
【００４２】
図４にも示すように、固定スクロール（60）には、流入ポート（46）と流出ポート（47）が１つずつ形成され、インジェクションポート（71,76）が２つ形成されている。流入ポート（46）は、固定側鏡板部（61）を厚さ方向へ貫通しており、その下端が固定側ラップ（62）の巻き始め側端部の内側面の近傍に開口している。この流入ポート（46）は、放熱器（51）と配管接続されている（図１を参照）。流出ポート（47）は、固定側鏡板部（61）を厚さ方向へ貫通しており、その下端が固定側ラップ（62）の巻き終わり側端部の近傍に開口している。この流出ポート（47）は、蒸発器（52）と配管接続されている（図１を参照）。インジェクションポート（71,76）については後述する。
【００４３】
上述のように、膨張機部（30）では、固定側ラップ（62）と可動側ラップ（67）が互いに噛み合って複数の流体室（37）を形成している。具体的には、固定側ラップ（62）の内側面と可動側ラップ（67）の外側面とに挟まれた空間が、第１の流体室としてのＡ室（70）を構成している。また、固定側ラップ（62）の外側面と可動側ラップ（67）の内側面とに挟まれた空間が、第２の流体室としてのＢ室（75）を構成している。
【００４４】
上述のように、固定スクロール（60）には、２つのインジェクションポート（71,76）が形成されている。各インジェクションポート（71,76）は、固定側鏡板部（61）を厚さ方向へ貫通しており、その下端が固定側鏡板部（61）の前面（図３における下面）に開口している。２つのインジェクションポート（71,76）は、その一方がＡ室用インジェクションポート（71）を構成し、他方がＢ室用インジェクションポート（76）を構成している。固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約３６０°進んだ位置の外側面の近傍にＢ室用インジェクションポート（76）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍にＡ室用インジェクションポート（71）がそれぞれ開口している。
【００４５】
Ａ室用インジェクションポート（71）とＢ室用インジェクションポート（76）は、その両方にインジェクション回路（53）の終端が接続されている。つまり、インジェクション回路（53）は、流量調節弁（54）の下流に位置する終端部が２つに分岐されており、その一方がＡ室用インジェクションポート（71）に、他方がＢ室用インジェクションポート（76）にそれぞれ接続されている。
【００４６】
−運転動作−
先ず、上記空調機の動作について説明する。ここでは、空調機が冷房運転を行う場合の動作について説明する。
【００４７】
圧縮・膨張ユニット（40）の電動機（10）に通電すると、冷媒回路（50）で冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。冷房運転時には、放熱器（51）で冷媒が室外空気と熱交換し、蒸発器（52）で冷媒が室内空気と熱交換する。
【００４８】
圧縮機部（20）で圧縮された冷媒は、吐出管（45）を通って圧縮・膨張ユニット（40）から吐出される。この状態で、冷媒の圧力は、その臨界圧力よりも高くなっている。この吐出冷媒は、放熱器（51）へ送られて室外空気へ放熱する。放熱器（51）で放熱した冷媒は、流入ポート（46）を通って圧縮・膨張ユニット（40）の膨張機部（30）へ流入する。膨張機部（30）では、高圧冷媒が膨張し、その内部エネルギがシャフト（15）の回転動力に変換される。
【００４９】
膨張後の低圧冷媒は、流出ポート（47）を通って圧縮・膨張ユニット（40）から流出し、蒸発器（52）へ送られる。蒸発器（52）では、流入した冷媒が室内空気から吸熱して蒸発し、室内空気が冷却される。蒸発器（52）から出た低圧ガス冷媒は、吸入ポート（44A,44B）を通って圧縮・膨張ユニット（40）の圧縮機部（20）へ吸入される。圧縮機部（20）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
【００５０】
次に、膨張機部（30）の動作について、図３及び図５を参照しながら説明する。
【００５１】
図５では、固定側ラップ（62）の巻き始め側端部が可動側ラップ（67）の内側面に接すると同時に可動側ラップ（67）の巻き始め側端部が固定側ラップ（62）の内側面に接する状態を基準の０°としている。
【００５２】
流入ポート（46）へ導入された高圧冷媒は、固定側ラップ（62）の巻き始め近傍と可動側ラップ（67）の巻き始め近傍に挟まれた１つの流体室（37）へ流入してゆく。つまり、高圧冷媒は、流入ポート（46）から流入過程の流体室（37）へ導入される。膨張機部（30）では、それに伴って可動スクロール（65）が公転する。可動スクロール（65）の公転角度が３６０°になると、Ａ室（70）とＢ室（75）とが流入ポート（46）から遮断された閉空間となり、Ａ室（70）及びＢ室（75）への高圧冷媒の流入が終了する。つまり、可動スクロール（65）の公転角度が３６０°に達した時点で流入過程が終了する。
【００５３】
その後、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）において冷媒が膨張してゆき、それに伴って可動スクロール（65）が公転する。Ａ室（70）及びＢ室（75）の容積は、可動スクロール（65）が移動するにつれて大きくなってゆく。そして、Ｂ室（75）は、可動スクロール（65）の公転角度が８４０°から９００°へ至る途中で流出ポート（47）に連通し、その後はＢ室（75）内の冷媒が流出ポート（47）へ送出されてゆく。つまり、Ｂ室（75）は、可動スクロール（65）の公転角度が８４０°から９００°へ至る途中でその膨張過程が終了すると同時にその流出過程が開始される。一方、Ａ室（70）は、可動スクロール（65）の公転角度が１０２０°から１０８０°へ至る途中で流出ポート（47）に連通し、その後はＡ室（70）内の冷媒が流出ポート（47）へ送出されてゆく。つまり、Ａ室（70）は、可動スクロール（65）の公転角度が１０２０°から１０８０°へ至る途中でその膨張過程が終了すると同時にその流出過程が開始される。
【００５４】
空調機の運転条件によっては、インジェクション回路（53）からも膨張機部（30）に対して高圧冷媒が導入される。その際、インジェクション回路（53）を通じて膨張機部（30）へ導入される冷媒の流量は、流量調節弁（54）の開度を調節することによって制御される。
【００５５】
可動スクロール（65）の公転角度が３６０°から４２０°へ至る途中において、Ａ室（70）はＡ室用インジェクションポート（71）に、Ｂ室（75）はＢ室用インジェクションポート（76）にそれぞれ連通する。そして、Ａ室（70）へはＡ室用インジェクションポート（71）から高圧冷媒が導入され始め、Ｂ室（75）へはＢ室用インジェクションポート（76）から高圧冷媒が導入され始める。その後、Ａ室（70）及びＢ室（75）に対するインジェクションポート（71,76）からの高圧冷媒の導入は、可動スクロール（65）が３６０°だけ公転する間に亘って継続され、可動スクロール（65）の公転角度が７２０°から７８０°へ至る途中で終了する。
【００５６】
−インジェクションポートの位置−
上記空調機の運転状態は、室外空気の温度や室内の設定温度等に応じて変動し、それに伴って圧縮機部（20）へ吸入される冷媒の密度や膨張機部（30）へ流入する冷媒の密度も変化する。一方、冷媒回路（50）は閉回路であるため、圧縮機部（20）と膨張機部（30）とでそれぞれを通過する冷媒の質量流量が一致しなければならない。そこで、圧縮機部（20）と膨張機部（30）と通過する冷媒量をバランスさせるため、運転状態によっては放熱器（51）から流出した冷媒の一部をインジェクション回路（53）から膨張機部（30）へ導入する必要が生じる。
【００５７】
先ず、膨張機部（30）において、単位時間当たりに流入過程の流体室（37）へ流入する高圧冷媒の質量をＡとし、単位時間当たりにインジェクションポート（71,76）を通って膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）へ流入する高圧冷媒の質量をＢとする。この場合、単位時間当たりに放熱器（51）から流出する高圧冷媒の質量がＡ＋Ｂであり、膨張機部（30）から蒸発器（52）へ向けて送出される冷媒の質量流量もＡ＋Ｂである。
【００５８】
次に、膨張機部（30）で膨張過程が始まる直前（即ち流入過程が終了した直後）における流体室（37）の容積、即ちその時点におけるＡ室（70）の容積とＢ室（75）の容積との和をＶ1とする。また、インジェクションポート（71,76）からＡ室（70）及びＢ室（75）への高圧冷媒の導入が終了した時点における流体室（37）の容積、即ちその時点におけるＡ室（70）の容積とＢ室（75）の容積との和をＶ2とする。
【００５９】
単位時間当たりに放熱器（51）から流出する高圧冷媒の質量Ａ＋Ｂの流入過程の流体室（37）へ流入する高圧冷媒の質量Ａに対する比(Ａ＋Ｂ)／Ａは、空調機の運転状態が変動するのに伴って変化する。一方、膨張機部（30）を設計する際には、その際に想定した様々な運転状態において比(Ａ＋Ｂ)／Ａが最大でどの程度の値になるかを推定できる。
【００６０】
そこで、本実施形態の膨張機部（30）では、容積Ｖ2の容積Ｖ1に対する比Ｖ2／Ｖ1が比(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値と略一致するように、インジェクションポート（71,76）の位置が設定されている。そして、比(Ａ＋Ｂ)／Ａがその最大値となる運転状態では、流量調節弁（54）の全開状態に設定される。一方、比(Ａ＋Ｂ)／Ａがその最大値を下回る運転状態では、流量調節弁（54）の開度が全開状態よりも絞られ、インジェクション回路（53）から膨張機部（30）へ導入される高圧冷媒の量が適切に調節される。
【００６１】
−実施形態１の効果−
本実施形態の膨張機部（30）では、インジェクションポート（71,76）を通じて膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）へ高圧冷媒を導入することが可能となっている。この膨張機部（30）では、インジェクションポート（71,76）からのＡ室（70）及びＢ室（75）に対する高圧冷媒の導入が、膨張過程が終了するよりも前に停止される。
【００６２】
ここで、膨張過程の終盤では、膨張過程の初期に比べて流体室（37）の内圧が大幅に低くなっている。そして、膨張過程の終盤にインジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ冷媒を導入する場合、インジェクション回路（53）を流れる高圧冷媒は流量調節弁（54）である程度減圧されてから流体室（37）へ流入することとなり、流量調節弁（54）で減圧された分だけ膨張機部（30）で回収される動力が減少してしまう。つまり、膨張過程の終盤にインジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ導入された冷媒からは、殆ど動力を回収できなくなってしまう。
【００６３】
これに対し、本実施形態の膨張機部（30）では、インジェクションポート（71,76）からのＡ室（70）及びＢ室（75）に対する高圧冷媒の導入が、膨張過程が終了するよりも前に停止される。従って、本実施形態によれば、膨張過程の終了時までインジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ作動流体を流入させ続ける場合に比べ、インジェクション回路（53）の流量調節弁（54）を通過する際に冷媒が減圧される度合いを小さくすることができ、膨張機部（30）で冷媒から回収される動力を増大させることが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態の膨張機部（30）では、上述したＶ2／Ｖ1の値が(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値に対応するようにインジェクションポート（71,76）が設定されている。このため、インジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ導入すべき冷媒量を確保した上で、流体室（37）に対するインジェクションポート（71,76）からの冷媒の導入を出来るだけ早期に終了させることが可能となり、膨張機部（30）で得られる動力の更なる増大を図ることができる。
【００６５】
−実施形態１の変形例１−
本実施形態の膨張機部（30）では、流入過程が終了してから膨張過程の流体室（37）に対するインジェクションポート（71,76）からの冷媒冷媒導入を開始するのではなく、流体室（37）が流入過程にある時点からインジェクションポート（71,76）を通じた冷媒導入を開始してもよい。
【００６６】
図６に示すように、本変形例の膨張機部（30）において、固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約１３０°進んだ位置の外側面の近傍にＢ室用インジェクションポート（76）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍にＡ室用インジェクションポート（71）がそれぞれ開口している。
【００６７】
本変形例の膨張機部（30）において、Ａ室用インジェクションポート（71）とＢ室用インジェクションポート（76）とは、可動スクロール（65）の公転角度が１８０°に達する直前頃から流体室（37）と連通し始める。つまり、Ａ室用インジェクションポート（71）とＢ室用インジェクションポート（76）とは、流入過程の流体室（37）にも連通可能となっている。流量調節弁（54）を開いた状態において、流入過程の流体室（37）へは、流入ポート（46）からだけでなく、Ａ室用インジェクションポート（71）及びＢ室用インジェクションポート（76）からも高圧冷媒が導入される。
【００６８】
可動スクロール（65）の公転角度が３６０°に達すると、Ａ室（70）及びＢ室（75）が流入ポート（46）から遮断されて閉じ込み状態となり、流入過程が終了する。その後、Ａ室（70）に対しては、可動スクロール（65）の公転角度が５４０°に達する直前頃まで、Ａ室用インジェクションポート（71）からの冷媒導入が継続される。また、Ｂ室（75）に対しては、可動スクロール（65）の公転角度が５４０°に達する直前頃まで、Ｂ室用インジェクションポート（76）からの冷媒導入が継続される。
【００６９】
−実施形態１の変形例２−
図７に示すように、本実施形態のインジェクション回路（53）では、流量調節弁（54）に代えて電磁弁（55）を設けるようにしてもよい。この変形例において、電磁弁（55）を開くとインジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ冷媒が導入され、電磁弁（55）を閉じるとインジェクションポート（71,76）から流体室（37）への冷媒の導入が遮断される。また、電磁弁（55）を比較的短時間のうちに頻繁に開閉することとし、この電磁弁（55）の開閉間隔を調節すれば、インジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ導入される冷媒の量を調節することもできる。
【００７０】
−実施形態１の変形例３−
図８に示すように、本実施形態のインジェクション回路（53）では、流量調節弁（54）に代えて差圧弁（80）を設けるようにしてもよい。
【００７１】
図９に示すように、上記差圧弁（80）は、インジェクション回路（53）に接続された弁ケース（81）と、弁ケース（81）内に可動に設けられた弁体（83）と、弁体（83）を一方向に付勢するコイルバネ（85）とで構成されている。上記弁体（83）は、上記インジェクション回路（53）を閉鎖する閉鎖位置と、該インジェクション回路（53）を開放する開放位置とに変位可能であり、上記コイルバネ（85）によって図９における下向きに付勢されている。
【００７２】
上記インジェクション回路（53）は、上記弁ケース（81）における弁体（83）の移動方向と交差する向きで上記弁ケース（81）に接続されている。弁体（83）は、弁ケース（81）の収納凹部（82）に嵌合し、弁ケース（81）内でスライドして上記閉鎖位置と開放位置の間を移動する。また、弁体（83）には、インジェクション回路（53）を開放位置で開口させて閉鎖位置で閉鎖する連通孔（84）が形成されている。
【００７３】
上記弁ケース（81）には、膨張過程の流体室（37）に連通する第１連通管（86）と、流出ポート（47）に連通する第２連通管（87）とが接続されている。第１連通管（86）は、コイルバネ（85）側の端部、つまり弁体（83）の開放位置側の端部で上記弁ケース（81）に接続され、流体室（37）内の冷媒圧力Ｐ１を弁ケース（81）内に導入する。この冷媒圧力Ｐ１は、図９における弁体（83）の上端面に作用する。一方、第２連通管（87）は、コイルバネ（85）と反対側の端部、つまり弁体（83）の閉鎖位置側の端部で上記弁ケース（81）に接続され、流出ポート（47）の冷媒圧力Ｐ２を弁ケース（81）内に導入する。この冷媒圧力Ｐ２は、図９における弁体（83）の下端面に作用する。
【００７４】
上記差圧弁（80）において、弁体（83）には、冷媒圧力Ｐ１による押圧力とコイルバネ（85）の付勢力の合力と、冷媒圧力Ｐ２による押圧力とが作用する。そして、冷媒圧力Ｐ１による押圧力とコイルバネ（85）の付勢力の合力が冷媒圧力Ｐ２による押圧力よりも大きい状態では、弁体（83）が閉鎖位置へ向かって移動してゆく。逆に、冷媒圧力Ｐ１による押圧力とコイルバネ（85）の付勢力の合力が冷媒圧力Ｐ２による押圧力よりも小さい状態では、弁体（83）が開放位置へ向かって移動してゆく。
【００７５】
上記コイルバネ（85）の付勢力は、インジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ冷媒を導入する必要がない運転条件において、流体室（37）の冷媒圧力Ｐ１による押圧力とコイルバネ（85）の付勢力の合力が流出ポート（47）の冷媒圧力Ｐ２による押圧力よりも大きくなるような値に設定されている。従って、インジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ冷媒を導入する必要がない運転条件では、差圧弁（80）の弁体が閉鎖位置となり、インジェクション回路（53）から流体室（37）へ高圧冷媒の導入は導入されない状態となる。
【００７６】
一方、流体室（37）内で過膨張が発生する状態では、流出ポート（47）の冷媒圧力Ｐ２による押圧力が流体室（37）の冷媒圧力Ｐ１による押圧力とコイルバネ（85）の付勢力の合力よりも大きくなり、差圧弁（80）の弁体が開放位置へ向かって移動する。そして、差圧弁（80）が開状態となってインジェクションポート（71,76）から膨張過程の流体室（37）へ冷媒が導入され、流体室（37）内の圧力が上昇して過膨張の発生が回避される。
【００７７】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、上記実施形態１において、膨張機部（30）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の膨張機部（30）について、上記実施形態１のものと異なる点について説明する。
【００７８】
図１０に示すように、本実施形態の膨張機部（30）には、Ａ室用インジェクションポート（72,73）とＢ室用インジェクションポート（77,78）とが２つずつ設けられている。これら合計４つのインジェクションポート（72,73,77,78）は、その何れにもインジェクション回路（53）の終端が接続されている。
【００７９】
膨張機部（30）における固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約３２０°進んだ位置の外側面の近傍に第１Ｂ室用インジェクションポート（77）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍に第１Ａ室用インジェクションポート（72）がそれぞれ開口している。また、この固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約４１０°進んだ位置の外側面の近傍に第２Ｂ室用インジェクションポート（78）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍に第２Ａ室用インジェクションポート（73）がそれぞれ開口している。
【００８０】
−運転動作−
本実施形態における膨張機部（30）の動作について、図１０を参照しながら説明する。尚、図１０における基準の０°は、図５の場合と同様の状態を示している。
【００８１】
流入ポート（46）へ導入された高圧冷媒は、この流入ポート（46）に連通する１つの流体室（37）へ流入してゆく。そして、可動スクロール（65）の公転角度が３６０°になると、Ａ室（70）及びＢ室（75）への高圧冷媒の流入が終了する。この動作は、上記実施形態１の場合と同様である。
【００８２】
その後、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）において冷媒が膨張してゆき、それに伴って可動スクロール（65）が公転する。そして、Ｂ室（75）は、可動スクロール（65）の公転角度が８４０°から９００°へ至る途中で流出ポート（47）に連通し、その後はＢ室（75）内の冷媒が流出ポート（47）へ送出されてゆく。一方、Ａ室（70）は、可動スクロール（65）の公転角度が１０２０°から１０８０°へ至る途中で流出ポート（47）に連通し、その後はＡ室（70）内の冷媒が流出ポート（47）へ送出されてゆく。この動作も、上記実施形態１の場合と同様である。
【００８３】
空調機の運転条件によっては、インジェクション回路（53）からも膨張機部（30）に対して高圧冷媒が導入される。その際、インジェクション回路（53）を通じて膨張機部（30）へ導入される冷媒の流量は、流量調節弁（54）の開度を調節することによって制御される。
【００８４】
可動スクロール（65）の公転角度が３６０°から４２０°へ至る途中において、Ａ室（70）は第１Ａ室用インジェクションポート（72）に、Ｂ室（75）は第１Ｂ室用インジェクションポート（77）にそれぞれ連通し始める。そして、Ａ室（70）へは第１Ａ室用インジェクションポート（72）から冷媒が導入され始め、Ｂ室（75）へは第１Ｂ室用インジェクションポート（77）から冷媒が導入され始める。
【００８５】
続いて、可動スクロール（65）の公転角度が４２０°から４８０°へ至る途中において、Ａ室（70）は第２Ａ室用インジェクションポート（73）に、Ｂ室（75）は第２Ｂ室用インジェクションポート（78）にそれぞれ連通し始める。そして、Ａ室（70）へは第１Ａ室用インジェクションポート（72）からに加えて第２Ａ室用インジェクションポート（73）からも冷媒が導入され始め、Ｂ室（75）へは第１Ｂ室用インジェクションポート（77）からに加えて第２Ｂ室用インジェクションポート（78）からも冷媒が導入され始める。
【００８６】
その後、暫くの間は、Ａ室（70）へは第１Ａ室用インジェクションポート（72）と第２Ａ室用インジェクションポート（73）の両方から冷媒が導入され続け、Ｂ室（75）へは第１Ｂ室用インジェクションポート（77）と第２Ｂ室用インジェクションポート（78）の両方から冷媒が導入され続ける。
【００８７】
そして、可動スクロール（65）の公転角度が７２０°から７８０°へ至る途中において、Ａ室（70）に対する第１Ａ室用インジェクションポート（72）からの冷媒導入が停止し、Ｂ室（75）に対する第１Ｂ室用インジェクションポート（77）からの冷媒導入が停止する。また、可動スクロール（65）の公転角度が７８０°から８４０°へ至る途中において、Ａ室（70）に対する第２Ａ室用インジェクションポート（73）からの冷媒導入が停止し、Ｂ室（75）に対する第２Ｂ室用インジェクションポート（78）からの冷媒導入が停止する。つまり、この時点において、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）に対する冷媒の導入が完全に停止する。
【００８８】
このように、本実施形態の膨張機部（30）では、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）に対して冷媒を導入し始めてから導入し終わるまでの可動スクロール（65）の公転角度が、３６０°よりも大きくなっている。
【００８９】
−実施形態２の変形例１−
本実施形態の膨張機部（30）は、Ａ室（70）に対して第１Ａ室用インジェクションポート（72）が連通する時期と第２Ａ室用インジェクションポート（73）が連通する時期とをオーバーラップさせず、更にはＢ室（75）に対して第１Ｂ室用インジェクションポート（77）が連通する時期と第２Ｂ室用インジェクションポート（78）が連通する時期とをオーバーラップさせない構成であってもよい。
【００９０】
図１１に示すように、本変形例の膨張機部（30）において、固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約１３０°進んだ位置の外側面の近傍に第１Ｂ室用インジェクションポート（77）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍に第１Ａ室用インジェクションポート（72）がそれぞれ開口している。また、この固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約４９０°進んだ位置の外側面の近傍に第２Ｂ室用インジェクションポート（78）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍に第２Ａ室用インジェクションポート（73）がそれぞれ開口している。
【００９１】
本変形例の膨張機部（30）において、第１Ａ室用インジェクションポート（72）と第１Ｂ室用インジェクションポート（77）とは、可動スクロール（65）の公転角度が１８０°に達する直前頃から流体室（37）と連通し始める。つまり、第１Ａ室用インジェクションポート（72）と第１Ｂ室用インジェクションポート（77）とは、流入過程の流体室（37）にも連通可能となっている。流量調節弁（54）を開いた状態において、流入過程の流体室（37）へは、流入ポート（46）からだけでなく、第１Ａ室用インジェクションポート（72）及び第１Ｂ室用インジェクションポート（77）からも高圧冷媒が導入される。
【００９２】
その後、Ａ室（70）は、可動スクロール（65）の公転角度が５４０°に達する直前頃に第１Ａ室用インジェクションポート（72）から遮断される。続いて、Ａ室（70）は、第２Ａ室用インジェクションポート（73）と連通し始め、可動スクロール（65）の公転角度が８４０°から９００°に至る途中で第２Ａ室用インジェクションポート（73）から遮断される。一方、Ｂ室（75）は、可動スクロール（65）の公転角度が５４０°に達する直前頃に第１Ｂ室用インジェクションポート（77）から遮断される。続いて、Ｂ室（75）は、第２Ｂ室用インジェクションポート（78）と連通し始め、可動スクロール（65）の公転角度が８４０°から９００°に至る途中で第２Ｂ室用インジェクションポート（78）から遮断される。
【００９３】
−実施形態２の変形例２−
本実施形態の膨張機部（30）では、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）へ冷媒を導入するインジェクションポート（72,73,77,78）の数を変更可能としてもよい。つまり、この膨張機部（30）では、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）へ冷媒を導入する際において、第１Ａ室用インジェクションポート（72）と第１Ｂ室用インジェクションポート（77）だけを用いる状態と、第２Ａ室用インジェクションポート（73）と第２Ｂ室用インジェクションポート（78）だけを用いる状態と、全てのインジェクションポート（72,73,77,78）を用いる状態とが相互に切換可能となっていてもよい。
【００９４】
《その他の実施形態》
上記の各実施形態では、膨張機構（35）の固定スクロール（60）にインジェクションポート（71,…,76,…）を形成しているが、これに代えて、可動スクロール（65）にインジェクションポート（71,…,76,…）を形成してもよい。
【００９５】
また、上記の各実施形態では、膨張機部（30）を備えた圧縮・膨張ユニット（40）を空調機の冷媒回路（50）に接続しているが、この圧縮・膨張ユニット（40）は、他の用途に用いられる機器、例えば給湯機の冷媒回路に接続することも可能である。尚、給湯機の冷媒回路では、放熱器（51）において冷媒が加熱対象の給湯用水と熱交換し、蒸発器（52）において冷媒が熱源としての室外空気と熱交換することになる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
以上説明したように、本発明は、作動流体の膨張により動力を発生させるスクロール型膨張機について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】実施形態１における冷媒回路の概略構成図である。
【図２】実施形態１における圧縮・膨張ユニットの縦断面図である。
【図３】実施形態１における膨張機部の縦断面図である。
【図４】実施形態１における膨張機部の要部の横断面図である。
【図５】実施形態１における膨張機部の要部と動作とを示す横断面図である。
【図６】実施形態１の変形例１における膨張機部の要部と動作とを示す横断面図である。
【図７】実施形態１の変形例２における膨張機部の縦断面図である。
【図８】実施形態１の変形例３における膨張機部の縦断面図である。
【図９】実施形態１の変形例３における差圧弁の概略断面図である。
【図１０】実施形態２における膨張機部の要部と動作とを示す横断面図である。
【図１１】実施形態２の変形例１における膨張機部の要部と動作とを示す横断面図である。
【符号の説明】
【００９８】
（30） 膨張機部（スクロール型膨張機）
（35） 膨張機構
（37） 流体室
（60） 固定スクロール
（62） 固定側ラップ
（65） 可動スクロール
（67） 可動側ラップ
（70） Ａ室（第１の流体室）
（71） Ａ室用インジェクションポート（第１のインジェクションポート）
（72） 第１Ａ室用インジェクションポート（第１のインジェクションポート）
（73） 第２Ａ室用インジェクションポート（第１のインジェクションポート）
（75） Ｂ室（第２の流体室）
（76） Ｂ室用インジェクションポート（第２のインジェクションポート）
（77） 第１Ｂ室用インジェクションポート（第２のインジェクションポート）
（78） 第２Ｂ室用インジェクションポート（第２のインジェクションポート）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体の膨張により動力を発生させるスクロール型膨張機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１に開示されているように、スクロール型膨張機が知られている。このスクロール型膨張機において、固定スクロールと可動スクロールにより形成された流体室へ作動流体を導入すると、その作動流体の膨張によって動力が発生する。
【０００３】
ここで、スクロール型膨張機は、容積型の流体機械であって、その膨張比は固定スクロールや可動スクロールの幾何学形状によって決まっている。このため、スクロール型膨張機の運転条件によっては、膨張後における作動流体の圧力がスクロール型膨張機の流出側圧力よりも低くなる状態（いわゆる過膨張の状態）に陥る場合がある。過膨張の状態に陥ると、作動流体を膨張させるために動力が消費されるため、最終的にスクロール型膨張機から出力される動力が大幅に減少してしまう。
【０００４】
そこで、上記公報のスクロール型膨張機には、バイパスポートとバルブ機構とが設けられている。バルブ機構は、高圧作動流体の圧力が所定値以下になると開くように構成されている。このバルブ機構が開くと、バイパスポートを通じて圧作動流体が膨張過程の流体室へ導入される。高圧作動流体の圧力が所定値以下となると、それに伴ってスクロール型膨張機の流出側の圧力も低下し、過膨張の状態に陥るおそれがある。そこで、このスクロール型膨張機では、高圧作動流体の圧力が所定値以下になるとバイパスポートから膨張過程の流体室へ作動流体を導入し、それによって過膨張の状態に陥るのを回避している。
【特許文献１】特開２００３−２６９１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したスクロール型膨張機のように、膨張過程の流体室へ作動流体を導入すれば、過膨張に起因する動力ロスは低減される。ところが、膨張過程か終了するまで流体室へ作動流体を導入し続けると、膨張過程の終盤では流体室の内圧が低くなってしまっており、その時点で流体室へ導入された作動流体から回収できる動力が少なくなってしまう。従って、膨張過程か終了するまで流体室へ作動流体を導入し続けると、スクロール型膨張機における作動流体からの動力回収が不充分となるおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、膨張過程の流体室へ作動流体を導入可能に構成されたスクロール型膨張機において、作動流体から回収できる動力を増大させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、固定スクロール（60）の固定側ラップ（62）と可動スクロール（65）の可動側ラップ（67）とが互いに噛み合って流体室（37）を形成する膨張機構（35）を備え、膨張機構（35）へ供給された作動流体が流体室（37）内で膨張するスクロール型膨張機を対象としている。そして、上記膨張機構（35）には、膨張過程の流体室（37）へ作動流体を導入するためのインジェクションポート（71,…,76,…）とが設けられており、上記インジェクションポート（71,…,76,…）の位置は、該インジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）への作動流体の導入が膨張過程の終了前に停止するように設定されるものである。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、膨張過程の開始時点における流体室（37）の容積をＶ1とし、インジェクションポート（71,…,76,…）からの作動流体の導入終了時点における流体室（37）の容積をＶ2とし、単位時間当たりに流入過程の流体室（37）へ流入する作動流体の質量をＡとし、単位時間当たりにインジェクションポート（71,…,76,…）を通って膨張過程の流体室（37）へ流入する作動流体の質量をＢとした場合に、Ｖ2のＶ1に対する比Ｖ2／Ｖ1が、Ａ＋ＢのＡに対する比(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値に対応して設定されるものである。
【０００９】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、膨張機構（35）には、固定側ラップ（62）の内側面に沿って形成された第１の流体室（70）だけに開口する第１のインジェクションポート（71）と、固定側ラップ（62）の外側面に沿って形成された第２の流体室（75）だけに開口する第２のインジェクションポート（76）とが１つずつ設けられるものである。
【００１０】
第４の発明は、上記第１又は第２の発明において、膨張機構（35）には、固定側ラップ（62）の内側面に沿って形成された第１の流体室（70）だけに開口する第１のインジェクションポート（72,73）と、固定側ラップ（62）の外側面に沿って形成された第２の流体室（75）だけに開口する第２のインジェクションポート（77,78）とが複数ずつ設けられるものである。
【００１１】
第５の発明は、上記第４の発明において、１つの第１の流体室（70）に対して複数の第１のインジェクションポート（72,73）が開口可能となっており、１つの第２の流体室（75）に対して複数の第２のインジェクションポート（77,78）が開口可能となっているものである。
【００１２】
第６の発明は、上記第４の発明において、複数の第１のインジェクションポート（72,73）は、それぞれが常に別々の第１の流体室（70）に開口しており、複数の第２のインジェクションポート（77,78）は、それぞれが常に別々の第２の流体室（75）に開口しているものである。
【００１３】
第７の発明は、上記第１〜第６の何れか１つの発明において、インジェクションポート（71,…,76,…）が固定スクロール（60）に形成されるものである。
【００１４】
第８の発明は、上記第１〜第７の何れか１つの発明において、膨張機構（35）へ供給される作動流体が臨界圧力以上の二酸化炭素であるものである。
【００１５】
−作用−
上記第１の発明では、膨張機構（35）に固定スクロール（60）と可動スクロール（65）とが設けられ、固定側ラップ（62）と可動側ラップ（67）が噛み合って流体室（37）が形成される。膨張機構（35）では、流入過程の流体室（37）へ作動流体が流入し、その作動流体が膨張過程の流体室（37）内で膨張する。また、膨張機構（35）では、インジェクションポート（71,…,76,…）を通じて膨張過程の流体室（37）へ作動流体を導入することが可能となっている。膨張過程の流体室（37）に対するインジェクションポート（71,…,76,…）からの作動流体の導入は、膨張過程の終了前に停止される。インジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）へ流入した作動流体は、流入過程の流体室（37）へ流入した作動流体と共に膨張する。
【００１６】
上記第２の発明では、インジェクションポート（71,…,76,…）が所定の位置に配置され、流体室（37）の容積が膨張過程の開始時点における流体室（37）の容積Ｖ1にＶ2／Ｖ1を乗じて得られる値Ｖ2に達した時点で、インジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）への作動流体の導入が停止される。流入過程の流体室（37）へ流入可能な作動流体の質量流量Ａに対する膨張機を通過すべき作動流体の質量流量Ａ＋Ｂの比(Ａ＋Ｂ)／Ａは、スクロール型膨張機（30）の運転条件によって変動する。この発明の膨張機構（35）において、Ｖ2／Ｖ1の値は、スクロール型膨張機（30）の運転条件に基づいて想定される比(Ａ＋Ｂ)／Ａの値のうち最大のものに対応して設定される。つまり、この発明では、Ｖ2／Ｖ1の値が(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値に対応するように、インジェクションポート（71,…,76,…）の位置が設定されている。
【００１７】
上記第３の発明では、膨張機構（35）に第１のインジェクションポート（71）と第２のインジェクションポート（76）とが１つずつ設けられる。膨張過程の流体室（37）のうち、固定側ラップ（62）の内側面に沿った第１の流体室（70）へは第１のインジェクションポート（71）から、固定側ラップ（62）の外側面に沿った第２の流体室（75）へは第２のインジェクションポート（76）から、それぞれ作動流体を導入可能となっている。
【００１８】
上記第４〜第６の各発明では、膨張機構（35）に第１のインジェクションポート（72,73）と第２のインジェクションポート（77,78）とが複数ずつ設けられる。膨張過程の流体室（37）のうち、固定側ラップ（62）の内側面に沿った第１の流体室（70）へは第１のインジェクションポート（72,73）から、固定側ラップ（62）の外側面に沿った第２の流体室（75）へは第２のインジェクションポート（77,78）から、それぞれ作動流体を導入可能となっている。
【００１９】
上記第５の発明において、膨張機構（35）では、１つの第１の流体室（70）に対して複数の第１のインジェクションポート（72,73）が開口可能となっている。また、膨張機構（35）では、１つの第２の流体室（75）に対して複数の第２のインジェクションポート（77,78）が開口可能となっている。そして、１つの流体室（70,75）に対して開口可能な複数のインジェクションポート（72,73,77,78）のうちの１つでもその流体室（70,75）に開口している間は、その膨張過程の流体室（70,75）へ作動流体が流入し続ける。
【００２０】
上記第６の発明では、膨張機構（35）では、１つの第１の流体室（70）に対して何れか１つの第１のインジェクションポート（72,73）だけが開口可能となっている。つまり、１つの第１の流体室（70）に対して、複数の第１のインジェクションポート（72,73）が同時に連通することはない。また、膨張機構（35）では、１つの第２の流体室（75）に対して何れか１つの第２のインジェクションポート（77,78）だけが開口可能となっている。つまり、１つの第２の流体室（75）に対して、複数の第２のインジェクションポート（77,78）が同時に連通することはない。
【００２１】
上記第７の発明では、膨張機構（35）に設けられた固定スクロール（60）にインジェクションポート（71,…,76,…）が形成される。
【００２２】
上記第８の発明では、スクロール型膨張機（30）に対し、臨界圧力以上の二酸化炭素が作動流体として供給される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、スクロール型膨張機（30）において、インジェクションポート（71,…,76,…）を通じて膨張過程の流体室（37）へ作動流体を導入することが可能となっている。このスクロール型膨張機（30）では、インジェクションポート（71,…,76,…）からの流体室（37）に対する作動流体の導入が、膨張過程の終了前に停止される。ここで、膨張過程の終盤で流体室（37）へ流入した作動流体からに比べると、膨張過程の初期で流体室（37）へ流入した作動流体からの方が多くの動力を回収できる。このため、本発明によれば、膨張過程の終了時までインジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）へ作動流体を流入させ続ける場合に比べ、スクロール型膨張機（30）で作動流体から回収される動力を増大させることができる。
【００２４】
特に、上記第２の発明では、Ｖ2／Ｖ1の値が(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値に対応するようにインジェクションポート（71,…,76,…）が設定されている。このため、インジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）へ導入すべき作動流体の量を確保した上で、流体室（37）に対するインジェクションポート（71,…,76,…）からの作動流体の導入を出来るだけ早く終了させることが可能となり、スクロール型膨張機（30）で得られる動力の更なる増大を図ることができる。
【００２５】
上記第４の発明では、膨張機構（35）に第１のインジェクションポート（72,73）と第２のインジェクションポート（77,78）とを複数ずつ設けている。このため、インジェクションポート（72,73,77,78）を通って流体室（37）へ至るまでの作動流体の圧力損失を低減でき、インジェクションを通じて流体室（37）へ導入される作動流体の量を充分に確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態は、冷媒回路（50）を備えて冷凍サイクルを行う空調機である。
【００２８】
〈冷媒回路〉
図１に示すように、冷媒回路（50）には、圧縮・膨張ユニット（40）と、放熱器（51）と、蒸発器（52）と、インジェクション回路（53）とが設けられている。圧縮・膨張ユニット（40）には、圧縮機部（20）と電動機（10）と膨張機部（30）とが設けられている。膨張機部（30）は、本発明に係るスクロール型膨張機により構成されている。圧縮・膨張ユニット（40）の詳細については後述する。
【００２９】
上記冷媒回路（50）では、圧縮機部（20）の吐出側が放熱器（51）の一端に、放熱器（51）の他端が膨張機部（30）の流入側に、膨張機部（30）の流出側が蒸発器（52）の一端に、蒸発器（52）の他端が圧縮機部（20）の吸入側にそれぞれ接続されている。また、冷媒回路（50）には、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が充填されている。この冷媒回路（50）では、冷凍サイクルの高圧を二酸化炭素の臨界圧力よりも高く設定した超臨界サイクルが行われる。
【００３０】
上記インジェクション回路（53）の始端は、放熱器（51）と膨張機部（30）の間に接続されている。また、インジェクション回路（53）の終端は、後述する膨張機部（30）のインジェクションポート（71,76）に接続されている。このインジェクション回路（53）には、開度可変の流量調節弁（54）が設けられている。この流量調節弁（54）は、パルスモータによって弁体を駆動する電動弁によって構成されている。
【００３１】
〈圧縮・膨張ユニット〉
図２に示すように、上記圧縮・膨張ユニット（40）では、縦長で円筒形の密閉容器であるケーシング（41）を備えている。電動機（10）と圧縮機部（20）と膨張機部（30）とは、このケーシング（41）の内部に収納されている。圧縮・膨張ユニット（40）では、電動機（10）がケーシング（41）の中央部に配置され、電動機（10）の下方に圧縮機部（20）が、電動機（10）の上方に膨張機部（30）が配置されている。
【００３２】
電動機（10）は、ケーシング（41）に固定されたステータ（11）と、該ステータ（11）に対して回転可能なロータ（12）とから構成され、ロータ（12）にシャフト（15）が連結されている。そして、シャフト（15）の下端部が圧縮機部（20）に連結され、シャフト（15）の上端部が膨張機部（30）に連結されている。
【００３３】
圧縮機部（20）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ式流体機械によって構成されている。この圧縮機部（20）は、第１圧縮機構（20A）及び第２圧縮機構（20B）から構成されている。圧縮機部（20）では、第１圧縮機構（20A）と第２圧縮機構（20B）とが上下２段に配置されている。圧縮機部（20）は、フロントヘッドを構成する下部フレーム（21）、第１シリンダ（22）、中間プレート（23）、第２シリンダ（24）、リアヘッド（25）が上方から下方へ順に積層され、下部フレーム（21）がケーシング（41）に固定されている。
【００３４】
シャフト（15）は下部フレーム（21）とリアヘッド（25）に回転自在に保持されている。また、シャフト（15）には、第１シリンダ（22）に対応する位置に第１大径偏心部（16）が形成され、第２シリンダ（24）に対応する位置に第２大径偏心部（17）が形成されている。第１大径偏心部（16）と第２大径偏心部（17）は、偏心方向が互いに１８０°の位相差となるように形成されていて、シャフト（15）の回転時のバランスがとられるようになっている。
【００３５】
第１大径偏心部（16）には第１ピストン（26）が、第２大径偏心部（17）には第２ピストン（27）がそれぞれ装着されている。これらピストン（26,27）は、それぞれ円筒状に形成されている。また、図示しないが、ピストン（26,27）の外周面には、その半径方向へ延びる平板状のブレードが突設されている。各ピストン（26,27）のブレードは、対応するシリンダ（22,24）に揺動ブッシュを介して進退自在かつ回動自在に支持されている。
【００３６】
第１ピストン（26）は、その外周面が第１シリンダ（22）の内周面に実質的に摺接する。第１圧縮機構（20A）では、第１シリンダ（22）の内周面と第１ピストン（26）の外周面の間に圧縮室（28A）が形成される。一方、第２ピストン（27）は、その外周面が第２シリンダ（24）の内周面に実質的に摺接する。第２圧縮機構（20B）では、第２シリンダ（24）の内周面と第２ピストン（27）の外周面の間に圧縮室（28B）が形成される。
【００３７】
第１シリンダ（22）及び第２シリンダ（24）にはそれぞれ吸入ポート（44A,44B）が形成されている。各吸入ポート（44A,44B）は、それぞれ対応する圧縮室（28A,28B）の吸入側に連通している。また、各吸入ポート（44A,44B）は、何れも蒸発器（52）に配管接続されている（図１参照）。
【００３８】
第１シリンダ（22）及び第２シリンダ（24）には、図示しないが、吐出口が形成されている。各シリンダ（22,24）において、吐出口は、圧縮室（28A,28B）に連通している。また、吐出口には、リード弁等が吐出弁として設けられている。一方、ケーシング（41）における電動機（10）の上方位置には、吐出管（45）が固定されている。この吐出管（45）は、放熱器（51）に配管接続されている（図１参照）。第１，第２圧縮機構（20A,20B）からケーシング（41）内へ吐出された高圧冷媒は、吐出管（45）を通ってケーシング（41）内から送出される。
【００３９】
上述したように、膨張機部（30）は、スクロール型膨張機により構成されている。図３にも示すように、膨張機部（30）は、ケーシング（41）に固定された上部フレーム（31）と、上部フレーム（31）に固定された固定スクロール（60）と、上部フレーム（31）にオルダムリング（33）を介して保持された可動スクロール（65）とを備えている。このうち、固定スクロール（60）と可動スクロール（65）とは、膨張機構（35）を構成している。
【００４０】
固定スクロール（60）は、平板状の固定側鏡板部（61）と、該固定側鏡板部（61）の前面（同図における下面）に立設された渦巻壁状の固定側ラップ（62）とを備えている。一方、可動スクロール（65）は、平板状の可動側鏡板部（66）と、該可動側鏡板部（66）の前面（同図における上面）に立設された渦巻壁状の可動側ラップ（67）とを備えている。膨張機部（30）では、固定スクロール（60）の固定側ラップ（62）と可動スクロール（65）の可動側ラップ（67）が互いに噛み合うことで複数の流体室（37）が形成されている。
【００４１】
シャフト（15）では、その上端にスクロール連結部（18）が形成されている。このスクロール連結部（18）には、シャフト（15）の回転中心から偏心した位置に連結孔（19）が形成されている。可動スクロール（65）では、可動側鏡板部（66）の背面（図３における下面）に連結軸（68）が突設されている。この連結軸（68）は、スクロール連結部（18）の連結孔（19）に回転自在に支持されている。また、シャフト（15）のスクロール連結部（18）は、上部フレーム（31）に回転自在に支持されている。
【００４２】
図４にも示すように、固定スクロール（60）には、流入ポート（46）と流出ポート（47）が１つずつ形成され、インジェクションポート（71,76）が２つ形成されている。流入ポート（46）は、固定側鏡板部（61）を厚さ方向へ貫通しており、その下端が固定側ラップ（62）の巻き始め側端部の内側面の近傍に開口している。この流入ポート（46）は、放熱器（51）と配管接続されている（図１を参照）。流出ポート（47）は、固定側鏡板部（61）を厚さ方向へ貫通しており、その下端が固定側ラップ（62）の巻き終わり側端部の近傍に開口している。この流出ポート（47）は、蒸発器（52）と配管接続されている（図１を参照）。インジェクションポート（71,76）については後述する。
【００４３】
上述のように、膨張機部（30）では、固定側ラップ（62）と可動側ラップ（67）が互いに噛み合って複数の流体室（37）を形成している。具体的には、固定側ラップ（62）の内側面と可動側ラップ（67）の外側面とに挟まれた空間が、第１の流体室としてのＡ室（70）を構成している。また、固定側ラップ（62）の外側面と可動側ラップ（67）の内側面とに挟まれた空間が、第２の流体室としてのＢ室（75）を構成している。
【００４４】
上述のように、固定スクロール（60）には、２つのインジェクションポート（71,76）が形成されている。各インジェクションポート（71,76）は、固定側鏡板部（61）を厚さ方向へ貫通しており、その下端が固定側鏡板部（61）の前面（図３における下面）に開口している。２つのインジェクションポート（71,76）は、その一方がＡ室用インジェクションポート（71）を構成し、他方がＢ室用インジェクションポート（76）を構成している。固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約３６０°進んだ位置の外側面の近傍にＢ室用インジェクションポート（76）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍にＡ室用インジェクションポート（71）がそれぞれ開口している。
【００４５】
Ａ室用インジェクションポート（71）とＢ室用インジェクションポート（76）は、その両方にインジェクション回路（53）の終端が接続されている。つまり、インジェクション回路（53）は、流量調節弁（54）の下流に位置する終端部が２つに分岐されており、その一方がＡ室用インジェクションポート（71）に、他方がＢ室用インジェクションポート（76）にそれぞれ接続されている。
【００４６】
−運転動作−
先ず、上記空調機の動作について説明する。ここでは、空調機が冷房運転を行う場合の動作について説明する。
【００４７】
圧縮・膨張ユニット（40）の電動機（10）に通電すると、冷媒回路（50）で冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。冷房運転時には、放熱器（51）で冷媒が室外空気と熱交換し、蒸発器（52）で冷媒が室内空気と熱交換する。
【００４８】
圧縮機部（20）で圧縮された冷媒は、吐出管（45）を通って圧縮・膨張ユニット（40）から吐出される。この状態で、冷媒の圧力は、その臨界圧力よりも高くなっている。この吐出冷媒は、放熱器（51）へ送られて室外空気へ放熱する。放熱器（51）で放熱した冷媒は、流入ポート（46）を通って圧縮・膨張ユニット（40）の膨張機部（30）へ流入する。膨張機部（30）では、高圧冷媒が膨張し、その内部エネルギがシャフト（15）の回転動力に変換される。
【００４９】
膨張後の低圧冷媒は、流出ポート（47）を通って圧縮・膨張ユニット（40）から流出し、蒸発器（52）へ送られる。蒸発器（52）では、流入した冷媒が室内空気から吸熱して蒸発し、室内空気が冷却される。蒸発器（52）から出た低圧ガス冷媒は、吸入ポート（44A,44B）を通って圧縮・膨張ユニット（40）の圧縮機部（20）へ吸入される。圧縮機部（20）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
【００５０】
次に、膨張機部（30）の動作について、図３及び図５を参照しながら説明する。
【００５１】
図５では、固定側ラップ（62）の巻き始め側端部が可動側ラップ（67）の内側面に接すると同時に可動側ラップ（67）の巻き始め側端部が固定側ラップ（62）の内側面に接する状態を基準の０°としている。
【００５２】
流入ポート（46）へ導入された高圧冷媒は、固定側ラップ（62）の巻き始め近傍と可動側ラップ（67）の巻き始め近傍に挟まれた１つの流体室（37）へ流入してゆく。つまり、高圧冷媒は、流入ポート（46）から流入過程の流体室（37）へ導入される。膨張機部（30）では、それに伴って可動スクロール（65）が公転する。可動スクロール（65）の公転角度が３６０°になると、Ａ室（70）とＢ室（75）とが流入ポート（46）から遮断された閉空間となり、Ａ室（70）及びＢ室（75）への高圧冷媒の流入が終了する。つまり、可動スクロール（65）の公転角度が３６０°に達した時点で流入過程が終了する。
【００５３】
その後、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）において冷媒が膨張してゆき、それに伴って可動スクロール（65）が公転する。Ａ室（70）及びＢ室（75）の容積は、可動スクロール（65）が移動するにつれて大きくなってゆく。そして、Ｂ室（75）は、可動スクロール（65）の公転角度が８４０°から９００°へ至る途中で流出ポート（47）に連通し、その後はＢ室（75）内の冷媒が流出ポート（47）へ送出されてゆく。つまり、Ｂ室（75）は、可動スクロール（65）の公転角度が８４０°から９００°へ至る途中でその膨張過程が終了すると同時にその流出過程が開始される。一方、Ａ室（70）は、可動スクロール（65）の公転角度が１０２０°から１０８０°へ至る途中で流出ポート（47）に連通し、その後はＡ室（70）内の冷媒が流出ポート（47）へ送出されてゆく。つまり、Ａ室（70）は、可動スクロール（65）の公転角度が１０２０°から１０８０°へ至る途中でその膨張過程が終了すると同時にその流出過程が開始される。
【００５４】
空調機の運転条件によっては、インジェクション回路（53）からも膨張機部（30）に対して高圧冷媒が導入される。その際、インジェクション回路（53）を通じて膨張機部（30）へ導入される冷媒の流量は、流量調節弁（54）の開度を調節することによって制御される。
【００５５】
可動スクロール（65）の公転角度が３６０°から４２０°へ至る途中において、Ａ室（70）はＡ室用インジェクションポート（71）に、Ｂ室（75）はＢ室用インジェクションポート（76）にそれぞれ連通する。そして、Ａ室（70）へはＡ室用インジェクションポート（71）から高圧冷媒が導入され始め、Ｂ室（75）へはＢ室用インジェクションポート（76）から高圧冷媒が導入され始める。その後、Ａ室（70）及びＢ室（75）に対するインジェクションポート（71,76）からの高圧冷媒の導入は、可動スクロール（65）が３６０°だけ公転する間に亘って継続され、可動スクロール（65）の公転角度が７２０°から７８０°へ至る途中で終了する。
【００５６】
−インジェクションポートの位置−
上記空調機の運転状態は、室外空気の温度や室内の設定温度等に応じて変動し、それに伴って圧縮機部（20）へ吸入される冷媒の密度や膨張機部（30）へ流入する冷媒の密度も変化する。一方、冷媒回路（50）は閉回路であるため、圧縮機部（20）と膨張機部（30）とでそれぞれを通過する冷媒の質量流量が一致しなければならない。そこで、圧縮機部（20）と膨張機部（30）と通過する冷媒量をバランスさせるため、運転状態によっては放熱器（51）から流出した冷媒の一部をインジェクション回路（53）から膨張機部（30）へ導入する必要が生じる。
【００５７】
先ず、膨張機部（30）において、単位時間当たりに流入過程の流体室（37）へ流入する高圧冷媒の質量をＡとし、単位時間当たりにインジェクションポート（71,76）を通って膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）へ流入する高圧冷媒の質量をＢとする。この場合、単位時間当たりに放熱器（51）から流出する高圧冷媒の質量がＡ＋Ｂであり、膨張機部（30）から蒸発器（52）へ向けて送出される冷媒の質量流量もＡ＋Ｂである。
【００５８】
次に、膨張機部（30）で膨張過程が始まる直前（即ち流入過程が終了した直後）における流体室（37）の容積、即ちその時点におけるＡ室（70）の容積とＢ室（75）の容積との和をＶ1とする。また、インジェクションポート（71,76）からＡ室（70）及びＢ室（75）への高圧冷媒の導入が終了した時点における流体室（37）の容積、即ちその時点におけるＡ室（70）の容積とＢ室（75）の容積との和をＶ2とする。
【００５９】
単位時間当たりに放熱器（51）から流出する高圧冷媒の質量Ａ＋Ｂの流入過程の流体室（37）へ流入する高圧冷媒の質量Ａに対する比(Ａ＋Ｂ)／Ａは、空調機の運転状態が変動するのに伴って変化する。一方、膨張機部（30）を設計する際には、その際に想定した様々な運転状態において比(Ａ＋Ｂ)／Ａが最大でどの程度の値になるかを推定できる。
【００６０】
そこで、本実施形態の膨張機部（30）では、容積Ｖ2の容積Ｖ1に対する比Ｖ2／Ｖ1が比(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値と略一致するように、インジェクションポート（71,76）の位置が設定されている。そして、比(Ａ＋Ｂ)／Ａがその最大値となる運転状態では、流量調節弁（54）の全開状態に設定される。一方、比(Ａ＋Ｂ)／Ａがその最大値を下回る運転状態では、流量調節弁（54）の開度が全開状態よりも絞られ、インジェクション回路（53）から膨張機部（30）へ導入される高圧冷媒の量が適切に調節される。
【００６１】
−実施形態１の効果−
本実施形態の膨張機部（30）では、インジェクションポート（71,76）を通じて膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）へ高圧冷媒を導入することが可能となっている。この膨張機部（30）では、インジェクションポート（71,76）からのＡ室（70）及びＢ室（75）に対する高圧冷媒の導入が、膨張過程が終了するよりも前に停止される。
【００６２】
ここで、膨張過程の終盤では、膨張過程の初期に比べて流体室（37）の内圧が大幅に低くなっている。そして、膨張過程の終盤にインジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ冷媒を導入する場合、インジェクション回路（53）を流れる高圧冷媒は流量調節弁（54）である程度減圧されてから流体室（37）へ流入することとなり、流量調節弁（54）で減圧された分だけ膨張機部（30）で回収される動力が減少してしまう。つまり、膨張過程の終盤にインジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ導入された冷媒からは、殆ど動力を回収できなくなってしまう。
【００６３】
これに対し、本実施形態の膨張機部（30）では、インジェクションポート（71,76）からのＡ室（70）及びＢ室（75）に対する高圧冷媒の導入が、膨張過程が終了するよりも前に停止される。従って、本実施形態によれば、膨張過程の終了時までインジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ作動流体を流入させ続ける場合に比べ、インジェクション回路（53）の流量調節弁（54）を通過する際に冷媒が減圧される度合いを小さくすることができ、膨張機部（30）で冷媒から回収される動力を増大させることが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態の膨張機部（30）では、上述したＶ2／Ｖ1の値が(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値に対応するようにインジェクションポート（71,76）が設定されている。このため、インジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ導入すべき冷媒量を確保した上で、流体室（37）に対するインジェクションポート（71,76）からの冷媒の導入を出来るだけ早期に終了させることが可能となり、膨張機部（30）で得られる動力の更なる増大を図ることができる。
【００６５】
−実施形態１の変形例１−
本実施形態の膨張機部（30）では、流入過程が終了してから膨張過程の流体室（37）に対するインジェクションポート（71,76）からの冷媒冷媒導入を開始するのではなく、流体室（37）が流入過程にある時点からインジェクションポート（71,76）を通じた冷媒導入を開始してもよい。
【００６６】
図６に示すように、本変形例の膨張機部（30）において、固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約１３０°進んだ位置の外側面の近傍にＢ室用インジェクションポート（76）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍にＡ室用インジェクションポート（71）がそれぞれ開口している。
【００６７】
本変形例の膨張機部（30）において、Ａ室用インジェクションポート（71）とＢ室用インジェクションポート（76）とは、可動スクロール（65）の公転角度が１８０°に達する直前頃から流体室（37）と連通し始める。つまり、Ａ室用インジェクションポート（71）とＢ室用インジェクションポート（76）とは、流入過程の流体室（37）にも連通可能となっている。流量調節弁（54）を開いた状態において、流入過程の流体室（37）へは、流入ポート（46）からだけでなく、Ａ室用インジェクションポート（71）及びＢ室用インジェクションポート（76）からも高圧冷媒が導入される。
【００６８】
可動スクロール（65）の公転角度が３６０°に達すると、Ａ室（70）及びＢ室（75）が流入ポート（46）から遮断されて閉じ込み状態となり、流入過程が終了する。その後、Ａ室（70）に対しては、可動スクロール（65）の公転角度が５４０°に達する直前頃まで、Ａ室用インジェクションポート（71）からの冷媒導入が継続される。また、Ｂ室（75）に対しては、可動スクロール（65）の公転角度が５４０°に達する直前頃まで、Ｂ室用インジェクションポート（76）からの冷媒導入が継続される。
【００６９】
−実施形態１の変形例２−
図７に示すように、本実施形態のインジェクション回路（53）では、流量調節弁（54）に代えて電磁弁（55）を設けるようにしてもよい。この変形例において、電磁弁（55）を開くとインジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ冷媒が導入され、電磁弁（55）を閉じるとインジェクションポート（71,76）から流体室（37）への冷媒の導入が遮断される。また、電磁弁（55）を比較的短時間のうちに頻繁に開閉することとし、この電磁弁（55）の開閉間隔を調節すれば、インジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ導入される冷媒の量を調節することもできる。
【００７０】
−実施形態１の変形例３−
図８に示すように、本実施形態のインジェクション回路（53）では、流量調節弁（54）に代えて差圧弁（80）を設けるようにしてもよい。
【００７１】
図９に示すように、上記差圧弁（80）は、インジェクション回路（53）に接続された弁ケース（81）と、弁ケース（81）内に可動に設けられた弁体（83）と、弁体（83）を一方向に付勢するコイルバネ（85）とで構成されている。上記弁体（83）は、上記インジェクション回路（53）を閉鎖する閉鎖位置と、該インジェクション回路（53）を開放する開放位置とに変位可能であり、上記コイルバネ（85）によって図９における下向きに付勢されている。
【００７２】
上記インジェクション回路（53）は、上記弁ケース（81）における弁体（83）の移動方向と交差する向きで上記弁ケース（81）に接続されている。弁体（83）は、弁ケース（81）の収納凹部（82）に嵌合し、弁ケース（81）内でスライドして上記閉鎖位置と開放位置の間を移動する。また、弁体（83）には、インジェクション回路（53）を開放位置で開口させて閉鎖位置で閉鎖する連通孔（84）が形成されている。
【００７３】
上記弁ケース（81）には、膨張過程の流体室（37）に連通する第１連通管（86）と、流出ポート（47）に連通する第２連通管（87）とが接続されている。第１連通管（86）は、コイルバネ（85）側の端部、つまり弁体（83）の開放位置側の端部で上記弁ケース（81）に接続され、流体室（37）内の冷媒圧力Ｐ１を弁ケース（81）内に導入する。この冷媒圧力Ｐ１は、図９における弁体（83）の上端面に作用する。一方、第２連通管（87）は、コイルバネ（85）と反対側の端部、つまり弁体（83）の閉鎖位置側の端部で上記弁ケース（81）に接続され、流出ポート（47）の冷媒圧力Ｐ２を弁ケース（81）内に導入する。この冷媒圧力Ｐ２は、図９における弁体（83）の下端面に作用する。
【００７４】
上記差圧弁（80）において、弁体（83）には、冷媒圧力Ｐ１による押圧力とコイルバネ（85）の付勢力の合力と、冷媒圧力Ｐ２による押圧力とが作用する。そして、冷媒圧力Ｐ１による押圧力とコイルバネ（85）の付勢力の合力が冷媒圧力Ｐ２による押圧力よりも大きい状態では、弁体（83）が閉鎖位置へ向かって移動してゆく。逆に、冷媒圧力Ｐ１による押圧力とコイルバネ（85）の付勢力の合力が冷媒圧力Ｐ２による押圧力よりも小さい状態では、弁体（83）が開放位置へ向かって移動してゆく。
【００７５】
上記コイルバネ（85）の付勢力は、インジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ冷媒を導入する必要がない運転条件において、流体室（37）の冷媒圧力Ｐ１による押圧力とコイルバネ（85）の付勢力の合力が流出ポート（47）の冷媒圧力Ｐ２による押圧力よりも大きくなるような値に設定されている。従って、インジェクションポート（71,76）から流体室（37）へ冷媒を導入する必要がない運転条件では、差圧弁（80）の弁体が閉鎖位置となり、インジェクション回路（53）から流体室（37）へ高圧冷媒の導入は導入されない状態となる。
【００７６】
一方、流体室（37）内で過膨張が発生する状態では、流出ポート（47）の冷媒圧力Ｐ２による押圧力が流体室（37）の冷媒圧力Ｐ１による押圧力とコイルバネ（85）の付勢力の合力よりも大きくなり、差圧弁（80）の弁体が開放位置へ向かって移動する。そして、差圧弁（80）が開状態となってインジェクションポート（71,76）から膨張過程の流体室（37）へ冷媒が導入され、流体室（37）内の圧力が上昇して過膨張の発生が回避される。
【００７７】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、上記実施形態１において、膨張機部（30）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の膨張機部（30）について、上記実施形態１のものと異なる点について説明する。
【００７８】
図１０に示すように、本実施形態の膨張機部（30）には、Ａ室用インジェクションポート（72,73）とＢ室用インジェクションポート（77,78）とが２つずつ設けられている。これら合計４つのインジェクションポート（72,73,77,78）は、その何れにもインジェクション回路（53）の終端が接続されている。
【００７９】
膨張機部（30）における固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約３２０°進んだ位置の外側面の近傍に第１Ｂ室用インジェクションポート（77）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍に第１Ａ室用インジェクションポート（72）がそれぞれ開口している。また、この固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約４１０°進んだ位置の外側面の近傍に第２Ｂ室用インジェクションポート（78）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍に第２Ａ室用インジェクションポート（73）がそれぞれ開口している。
【００８０】
−運転動作−
本実施形態における膨張機部（30）の動作について、図１０を参照しながら説明する。尚、図１０における基準の０°は、図５の場合と同様の状態を示している。
【００８１】
流入ポート（46）へ導入された高圧冷媒は、この流入ポート（46）に連通する１つの流体室（37）へ流入してゆく。そして、可動スクロール（65）の公転角度が３６０°になると、Ａ室（70）及びＢ室（75）への高圧冷媒の流入が終了する。この動作は、上記実施形態１の場合と同様である。
【００８２】
その後、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）において冷媒が膨張してゆき、それに伴って可動スクロール（65）が公転する。そして、Ｂ室（75）は、可動スクロール（65）の公転角度が８４０°から９００°へ至る途中で流出ポート（47）に連通し、その後はＢ室（75）内の冷媒が流出ポート（47）へ送出されてゆく。一方、Ａ室（70）は、可動スクロール（65）の公転角度が１０２０°から１０８０°へ至る途中で流出ポート（47）に連通し、その後はＡ室（70）内の冷媒が流出ポート（47）へ送出されてゆく。この動作も、上記実施形態１の場合と同様である。
【００８３】
空調機の運転条件によっては、インジェクション回路（53）からも膨張機部（30）に対して高圧冷媒が導入される。その際、インジェクション回路（53）を通じて膨張機部（30）へ導入される冷媒の流量は、流量調節弁（54）の開度を調節することによって制御される。
【００８４】
可動スクロール（65）の公転角度が３６０°から４２０°へ至る途中において、Ａ室（70）は第１Ａ室用インジェクションポート（72）に、Ｂ室（75）は第１Ｂ室用インジェクションポート（77）にそれぞれ連通し始める。そして、Ａ室（70）へは第１Ａ室用インジェクションポート（72）から冷媒が導入され始め、Ｂ室（75）へは第１Ｂ室用インジェクションポート（77）から冷媒が導入され始める。
【００８５】
続いて、可動スクロール（65）の公転角度が４２０°から４８０°へ至る途中において、Ａ室（70）は第２Ａ室用インジェクションポート（73）に、Ｂ室（75）は第２Ｂ室用インジェクションポート（78）にそれぞれ連通し始める。そして、Ａ室（70）へは第１Ａ室用インジェクションポート（72）からに加えて第２Ａ室用インジェクションポート（73）からも冷媒が導入され始め、Ｂ室（75）へは第１Ｂ室用インジェクションポート（77）からに加えて第２Ｂ室用インジェクションポート（78）からも冷媒が導入され始める。
【００８６】
その後、暫くの間は、Ａ室（70）へは第１Ａ室用インジェクションポート（72）と第２Ａ室用インジェクションポート（73）の両方から冷媒が導入され続け、Ｂ室（75）へは第１Ｂ室用インジェクションポート（77）と第２Ｂ室用インジェクションポート（78）の両方から冷媒が導入され続ける。
【００８７】
そして、可動スクロール（65）の公転角度が７２０°から７８０°へ至る途中において、Ａ室（70）に対する第１Ａ室用インジェクションポート（72）からの冷媒導入が停止し、Ｂ室（75）に対する第１Ｂ室用インジェクションポート（77）からの冷媒導入が停止する。また、可動スクロール（65）の公転角度が７８０°から８４０°へ至る途中において、Ａ室（70）に対する第２Ａ室用インジェクションポート（73）からの冷媒導入が停止し、Ｂ室（75）に対する第２Ｂ室用インジェクションポート（78）からの冷媒導入が停止する。つまり、この時点において、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）に対する冷媒の導入が完全に停止する。
【００８８】
このように、本実施形態の膨張機部（30）では、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）に対して冷媒を導入し始めてから導入し終わるまでの可動スクロール（65）の公転角度が、３６０°よりも大きくなっている。
【００８９】
−実施形態２の変形例１−
本実施形態の膨張機部（30）は、Ａ室（70）に対して第１Ａ室用インジェクションポート（72）が連通する時期と第２Ａ室用インジェクションポート（73）が連通する時期とをオーバーラップさせず、更にはＢ室（75）に対して第１Ｂ室用インジェクションポート（77）が連通する時期と第２Ｂ室用インジェクションポート（78）が連通する時期とをオーバーラップさせない構成であってもよい。
【００９０】
図１１に示すように、本変形例の膨張機部（30）において、固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約１３０°進んだ位置の外側面の近傍に第１Ｂ室用インジェクションポート（77）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍に第１Ａ室用インジェクションポート（72）がそれぞれ開口している。また、この固定側鏡板部（61）の前面では、固定側ラップ（62）に沿ってその巻き始め端から約４９０°進んだ位置の外側面の近傍に第２Ｂ室用インジェクションポート（78）が、そこから固定側ラップ（62）に沿って更に約１８０°進んだ位置の内側面の近傍に第２Ａ室用インジェクションポート（73）がそれぞれ開口している。
【００９１】
本変形例の膨張機部（30）において、第１Ａ室用インジェクションポート（72）と第１Ｂ室用インジェクションポート（77）とは、可動スクロール（65）の公転角度が１８０°に達する直前頃から流体室（37）と連通し始める。つまり、第１Ａ室用インジェクションポート（72）と第１Ｂ室用インジェクションポート（77）とは、流入過程の流体室（37）にも連通可能となっている。流量調節弁（54）を開いた状態において、流入過程の流体室（37）へは、流入ポート（46）からだけでなく、第１Ａ室用インジェクションポート（72）及び第１Ｂ室用インジェクションポート（77）からも高圧冷媒が導入される。
【００９２】
その後、Ａ室（70）は、可動スクロール（65）の公転角度が５４０°に達する直前頃に第１Ａ室用インジェクションポート（72）から遮断される。続いて、Ａ室（70）は、第２Ａ室用インジェクションポート（73）と連通し始め、可動スクロール（65）の公転角度が８４０°から９００°に至る途中で第２Ａ室用インジェクションポート（73）から遮断される。一方、Ｂ室（75）は、可動スクロール（65）の公転角度が５４０°に達する直前頃に第１Ｂ室用インジェクションポート（77）から遮断される。続いて、Ｂ室（75）は、第２Ｂ室用インジェクションポート（78）と連通し始め、可動スクロール（65）の公転角度が８４０°から９００°に至る途中で第２Ｂ室用インジェクションポート（78）から遮断される。
【００９３】
−実施形態２の変形例２−
本実施形態の膨張機部（30）では、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）へ冷媒を導入するインジェクションポート（72,73,77,78）の数を変更可能としてもよい。つまり、この膨張機部（30）では、膨張過程のＡ室（70）及びＢ室（75）へ冷媒を導入する際において、第１Ａ室用インジェクションポート（72）と第１Ｂ室用インジェクションポート（77）だけを用いる状態と、第２Ａ室用インジェクションポート（73）と第２Ｂ室用インジェクションポート（78）だけを用いる状態と、全てのインジェクションポート（72,73,77,78）を用いる状態とが相互に切換可能となっていてもよい。
【００９４】
《その他の実施形態》
上記の各実施形態では、膨張機構（35）の固定スクロール（60）にインジェクションポート（71,…,76,…）を形成しているが、これに代えて、可動スクロール（65）にインジェクションポート（71,…,76,…）を形成してもよい。
【００９５】
また、上記の各実施形態では、膨張機部（30）を備えた圧縮・膨張ユニット（40）を空調機の冷媒回路（50）に接続しているが、この圧縮・膨張ユニット（40）は、他の用途に用いられる機器、例えば給湯機の冷媒回路に接続することも可能である。尚、給湯機の冷媒回路では、放熱器（51）において冷媒が加熱対象の給湯用水と熱交換し、蒸発器（52）において冷媒が熱源としての室外空気と熱交換することになる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
以上説明したように、本発明は、作動流体の膨張により動力を発生させるスクロール型膨張機について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】実施形態１における冷媒回路の概略構成図である。
【図２】実施形態１における圧縮・膨張ユニットの縦断面図である。
【図３】実施形態１における膨張機部の縦断面図である。
【図４】実施形態１における膨張機部の要部の横断面図である。
【図５】実施形態１における膨張機部の要部と動作とを示す横断面図である。
【図６】実施形態１の変形例１における膨張機部の要部と動作とを示す横断面図である。
【図７】実施形態１の変形例２における膨張機部の縦断面図である。
【図８】実施形態１の変形例３における膨張機部の縦断面図である。
【図９】実施形態１の変形例３における差圧弁の概略断面図である。
【図１０】実施形態２における膨張機部の要部と動作とを示す横断面図である。
【図１１】実施形態２の変形例１における膨張機部の要部と動作とを示す横断面図である。
【符号の説明】
【００９８】
（30） 膨張機部（スクロール型膨張機）
（35） 膨張機構
（37） 流体室
（60） 固定スクロール
（62） 固定側ラップ
（65） 可動スクロール
（67） 可動側ラップ
（70） Ａ室（第１の流体室）
（71） Ａ室用インジェクションポート（第１のインジェクションポート）
（72） 第１Ａ室用インジェクションポート（第１のインジェクションポート）
（73） 第２Ａ室用インジェクションポート（第１のインジェクションポート）
（75） Ｂ室（第２の流体室）
（76） Ｂ室用インジェクションポート（第２のインジェクションポート）
（77） 第１Ｂ室用インジェクションポート（第２のインジェクションポート）
（78） 第２Ｂ室用インジェクションポート（第２のインジェクションポート）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロール（60）の固定側ラップ（62）と可動スクロール（65）の可動側ラップ（67）とが互いに噛み合って流体室（37）を形成する膨張機構（35）を備え、膨張機構（35）へ供給された作動流体が流体室（37）内で膨張するスクロール型膨張機であって、
上記膨張機構（35）には、膨張過程の流体室（37）へ作動流体を導入するためのインジェクションポート（71,…,76,…）とが設けられており、
上記インジェクションポート（71,…,76,…）の位置は、該インジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）への作動流体の導入が膨張過程の終了前に停止するように設定されているスクロール型膨張機。
【請求項２】
請求項１に記載のスクロール型膨張機において、
膨張過程の開始時点における流体室（37）の容積をＶ1とし、
インジェクションポート（71,…,76,…）からの作動流体の導入終了時点における流体室（37）の容積をＶ2とし、
単位時間当たりに流入過程の流体室（37）へ流入する作動流体の質量をＡとし、
単位時間当たりにインジェクションポート（71,…,76,…）を通って膨張過程の流体室（37）へ流入する作動流体の質量をＢとした場合に、
Ｖ2のＶ1に対する比Ｖ2／Ｖ1が、Ａ＋ＢのＡに対する比(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値に対応して設定されているスクロール型膨張機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスクロール型膨張機において、
膨張機構（35）には、固定側ラップ（62）の内側面に沿って形成された第１の流体室（70）だけに開口する第１のインジェクションポート（71）と、固定側ラップ（62）の外側面に沿って形成された第２の流体室（75）だけに開口する第２のインジェクションポート（76）とが１つずつ設けられているスクロール型膨張機。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のスクロール型膨張機において、
膨張機構（35）には、固定側ラップ（62）の内側面に沿って形成された第１の流体室（70）だけに開口する第１のインジェクションポート（72,73）と、固定側ラップ（62）の外側面に沿って形成された第２の流体室（75）だけに開口する第２のインジェクションポート（77,78）とが複数ずつ設けられているスクロール型膨張機。
【請求項５】
請求項４に記載のスクロール型膨張機において、
１つの第１の流体室（70）に対して複数の第１のインジェクションポート（72,73）が開口可能となっており、
１つの第２の流体室（75）に対して複数の第２のインジェクションポート（77,78）が開口可能となっているスクロール型膨張機。
【請求項６】
請求項４に記載のスクロール型膨張機において、
複数の第１のインジェクションポート（72,73）は、それぞれが常に別々の第１の流体室（70）に開口しており、
複数の第２のインジェクションポート（77,78）は、それぞれが常に別々の第２の流体室（75）に開口しているスクロール型膨張機。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１つに記載のスクロール型膨張機において、
インジェクションポート（71,…,76,…）が固定スクロール（60）に形成されているスクロール型膨張機。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１つに記載のスクロール型膨張機において、
膨張機構（35）へ供給される作動流体が臨界圧力以上の二酸化炭素であるスクロール型膨張機。
【請求項１】
固定スクロール（60）の固定側ラップ（62）と可動スクロール（65）の可動側ラップ（67）とが互いに噛み合って流体室（37）を形成する膨張機構（35）を備え、膨張機構（35）へ供給された作動流体が流体室（37）内で膨張するスクロール型膨張機であって、
上記膨張機構（35）には、膨張過程の流体室（37）へ作動流体を導入するためのインジェクションポート（71,…,76,…）とが設けられており、
上記インジェクションポート（71,…,76,…）の位置は、該インジェクションポート（71,…,76,…）から流体室（37）への作動流体の導入が膨張過程の終了前に停止するように設定されているスクロール型膨張機。
【請求項２】
請求項１に記載のスクロール型膨張機において、
膨張過程の開始時点における流体室（37）の容積をＶ1とし、
インジェクションポート（71,…,76,…）からの作動流体の導入終了時点における流体室（37）の容積をＶ2とし、
単位時間当たりに流入過程の流体室（37）へ流入する作動流体の質量をＡとし、
単位時間当たりにインジェクションポート（71,…,76,…）を通って膨張過程の流体室（37）へ流入する作動流体の質量をＢとした場合に、
Ｖ2のＶ1に対する比Ｖ2／Ｖ1が、Ａ＋ＢのＡに対する比(Ａ＋Ｂ)／Ａの最大値に対応して設定されているスクロール型膨張機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスクロール型膨張機において、
膨張機構（35）には、固定側ラップ（62）の内側面に沿って形成された第１の流体室（70）だけに開口する第１のインジェクションポート（71）と、固定側ラップ（62）の外側面に沿って形成された第２の流体室（75）だけに開口する第２のインジェクションポート（76）とが１つずつ設けられているスクロール型膨張機。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のスクロール型膨張機において、
膨張機構（35）には、固定側ラップ（62）の内側面に沿って形成された第１の流体室（70）だけに開口する第１のインジェクションポート（72,73）と、固定側ラップ（62）の外側面に沿って形成された第２の流体室（75）だけに開口する第２のインジェクションポート（77,78）とが複数ずつ設けられているスクロール型膨張機。
【請求項５】
請求項４に記載のスクロール型膨張機において、
１つの第１の流体室（70）に対して複数の第１のインジェクションポート（72,73）が開口可能となっており、
１つの第２の流体室（75）に対して複数の第２のインジェクションポート（77,78）が開口可能となっているスクロール型膨張機。
【請求項６】
請求項４に記載のスクロール型膨張機において、
複数の第１のインジェクションポート（72,73）は、それぞれが常に別々の第１の流体室（70）に開口しており、
複数の第２のインジェクションポート（77,78）は、それぞれが常に別々の第２の流体室（75）に開口しているスクロール型膨張機。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１つに記載のスクロール型膨張機において、
インジェクションポート（71,…,76,…）が固定スクロール（60）に形成されているスクロール型膨張機。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１つに記載のスクロール型膨張機において、
膨張機構（35）へ供給される作動流体が臨界圧力以上の二酸化炭素であるスクロール型膨張機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−４６２２３（Ｐ２００６−４６２２３Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２９８３９（Ｐ２００４−２２９８３９）
【出願日】平成１６年８月５日（２００４．８．５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１５年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「エネルギー使用合理化技術戦略的開発 エネルギー有効利用基盤技術先導研究開発 ＣＯ２空調機用二相流膨張機・圧縮機の開発」、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月５日（２００４．８．５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１５年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「エネルギー使用合理化技術戦略的開発 エネルギー有効利用基盤技術先導研究開発 ＣＯ２空調機用二相流膨張機・圧縮機の開発」、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
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