以下、添付の図面を参照しつつ本発明の� ��施形態について説明する。ロータリ型膨張� ��やロータリ型圧縮機に代表されるロータリ� ��流体機械は、ローリングピストン方式また� ��スイング方式に細分されるが、本発明はそ� ��いずれに対しても適用可能である。本明細� ��ではローリングピストン方式の実施形態を� ��明する。

(第1実施形態)
 図1は、本発明の一実施形態である2段ロー� �リ型膨張機の構成を示す縦断面図である。� �2Aは、図1の2段ロータリ型膨張機のX1-X1横断� �図、図2Bは、X2-X2横断面図である。2段ロータ リ型膨張機100は、密閉容器102、発電機101およ び膨張機構120を備えている。

 発電機101は、密閉容器102に固定されたス� ��ータ101aと、シャフト103に固定されたロータ 101bとを含む。シャフト103は、発電機101と膨� �機構120とに共用されている。

 膨張機構120は、上軸受部材107、第1シリン ダ105、中板104、第2シリンダ106、下軸受部材10 8、第1ピストン109、第2ピストン110、第1ベー� �111、第2ベーン112、第1バネ113、第2バネ114お� �びシャフト103を備えており、いわゆる2段ロ� ��タリ型の構成になっている。シャフト103は� ��中板104によって互いに隔てられた第1シリン ダ105と第2シリンダ106を貫通し、上軸受部材10 7および下軸受部材108によって回転可能に支� �されている。シャフト103には、半径方向の� �向きに突出する形で、第1偏心部103aと第2偏� �部103bとが設けられている。第1偏心部103aに� �、第1シリンダ105の内部に配置されたリング� ��の第1ピストン109が嵌合している。第2偏心� �103bには、第2シリンダ106の内部に配置された 第2ピストン110が嵌合している。

 図2Aに示すごとく、第1シリンダ105には第1 ベーン溝105aが形成されている。第1ベーン溝1 05aには、第1ベーン111がスライド可能、言い� �えれば、長手方向に進退可能に装着されて� �る。第1バネ113は、第1ベーン111の背面側に配 置されており、一端が第1シリンダ105に接触� �他端が第1ベーン111に接触して第1ベーン111を 第1ピストン109に押し付けている。また、図2B に示すごとく、第2シリンダ106には第2ベーン� ��106aが形成されている。第2ベーン溝106aには� ��第2ベーン112がスライド可能、言い換えれば 、長手方向に進退可能に装着されている。第 2バネ114は、第2ベーン112の背面側に配置され� ��おり、一端が第2シリンダ106に接触し他端が 第2ベーン112に接触して第2ベーン112を第2ピス トン110に押し付けている。

 なお、同じロータリ型でもスイング方式� ��場合には、ベーン111,112とピストン109,110と� �一部品で構成され、ベーン111,112に相当する� ��分がピストン109,110に相当する部分とともに 前後左右に揺動する。

 第1シリンダ105と第1ピストン109により形� �される三日月形状の空間は、仕切り部材で� �る第1ベーン111により、吸入側の作動室であ� ��第1吸入側空間115aと、吐出側の作動室であ� �第1吐出側空間115bとに仕切られている。また 、第2シリンダ106と第2ピストン110により形成� ��れる三日月形状の空間は、仕切り部材であ� ��第2ベーン112により、吸入側の作動室である 第2吸入側空間116aと、吐出側の作動室である� ��2吐出側空間116bとに仕切られている。

 第1シリンダ105に形成されている吸入ポー ト105bは、第1吸入側空間115aに連通している。 吸入ポート105bには、密閉容器102の内外を貫� �吸入管117が接続されている。中板104には、� �さ方向に貫通する形で連通孔104aが形成され� ��おり、その連通孔104aにより、第1シリンダ10 5の第1吐出側空間115bと第2シリンダ106の第2吸� ��側空間116aとが連通して1つの作動室(膨張室) を形成している。第2シリンダ106に形成され� �いる吐出ポート106bは、第2吐出側空間116bに� �通している。吐出ポート106bには、密閉容器1 02の内外を貫く吐出管118が接続されている。

 なお、吸入ポート105bは、中板104の反対側 に位置して第1シリンダ105を閉塞する部材(本� ��施形態では上軸受部材107)に形成されていて もよい。同様に、吐出ポート106bは、中板104� �反対側に位置して第2シリンダ106を閉塞する� ��材(本実施形態では下軸受部材108)に形成さ� �ていてもよい。

 本実施形態の2段ロータリ型膨張機100は、 第1シリンダ105の内径と第2シリンダ106の内径� ��が等しく、第1ピストン109の外径と第2ピス� �ン110の外径とが等しく、第1シリンダ105の高� ��と第2シリンダ106の高さが相違する。したが って、第2吸入側空間116aと第2吐出側空間116b� �合計体積は、第1吸入側空間115aと第1吐出側� �間115bの合計体積よりも大であり、第1シリン ダ105側よりも第2シリンダ106側の方が押しの� �容積が大である。ただし、押しのけ容積の� �小関係が本実施形態のごとく適切である限� �、シリンダの内径、シリンダの高さおよび� �ストンの外径の少なくとも1つが相違してい� ��もよい。

 また、第1シリンダ105と第2シリンダ106と� �同心状の配置となっているが、第1ベーン111� ��第2ベーン112とは、シャフト103の回転軸Oの� �りにおいて互いに所定角度ずれた配置とな� �ている。第1ベーン111と第2ベーン112のなす角 度は、例えば数十度の鋭角でありうる。さら に、シャフト103の第1偏心部103aと第2偏心部103 bとは、シャフト103の回転軸Oの周りにおいて� ��出する向き(偏心方向)が相違している。こ� �突出向きの相違は、第1ベーン111と第2ベーン 112のなす角度θ(図3B参照)に一致している。つ まり、第1ピストン109が上死点(第1ベーン111を 最も押し上げる位置)に到達するタイミング� �、第2ピストン110が上死点(第1ベーン112を最� �押し上げる位置)に到達するタイミングとが� ��致する。このような構成によれば、第1シリ ンダ105の第1吐出側空間115bと第2シリンダ106の 第2吸入側空間116aで形成される膨張室の体積� ��円滑に増加させることができ、膨張機100の� ��収動力が最大化する。なお、本明細書では� ��ピストンが上死点に到達するタイミングの� ��とを、「ピストンの上死点のタイミング」� ��記すことがある。

 また、連通孔104aは、第1ベーン111と第2ベ� ��ン112とによって挟まれた角度領域内におい� ��、第1シリンダ105から第2シリンダ106に向か� �て延びるように、中板104に形成されている� �このような構成とすることにより、シャフ� �103の回転軸Oに平行な方向(軸方向)に関する� �通孔104aの長さを最小とすることができ、連� ��孔104aを冷媒が通過する際の圧力損失の低減 を図ることができる。

 次に、膨張機100の作用について説明する。
 高圧の冷媒は、図2Aに示す吸入管117から吸� �ポート105bを経て、第1シリンダ105の第1吸入� �空間115aに吸入される。シャフト103の回転に� ��って第1吸入側空間115aの容積が拡大する。� �ャフト103がさらに回転すると、第1吸入側空� ��115aは、第1吐出側空間115bへと移行し、吸入� ��程が終了する。高圧の冷媒は、連通孔104aを 通じて第1シリンダ105の第1吐出側空間115bから 第2シリンダ106の第2吸入側空間116aに移動する 。そして、第1吐出側空間115b、連通孔104aおよ び第2吸入側空間116aからなる膨張室全体の容� ��が増加する方向、すなわち、第1シリンダ105 の第1吐出側空間115bの容積が減少し、第2シリ ンダ106の第2吸入側空間116aの容積が増加する� ��向にシャフト103が回転し、発電機101を駆動� ��る。シャフト103の回転に伴って第1シリンダ 105の第1吐出側空間115bは消滅する。第2シリン ダ106の第2吸入側空間116aは、吐出ポート106bと 連通する第2吐出作動室116bへと移行し、膨張� ��程が終了する。そして、低圧となった冷媒� ��吐出ポート106bから吐出管118に吐出される。

 図2Aに示すごとく、第1シリンダ105側にお� ��て、連通孔104aの開口の位置と、吸入ポート 105bの位置とは、それぞれ、第1ベーン111の左� ��に振り分ける形で設定されている。また、� ��2シリンダ106側において、連通孔104aの開口� �位置と、吐出ポート106bの位置とは、それぞ� ��、第2ベーン112の左右に振り分ける形で設定 されている。このようにすれば、膨張室とし て使えない空間がシリンダ105,106内に生ずる� �とを抑制でき、膨張室の容積を大きく確保� �ることが可能となる。

 本実施形態では、吸入ポート105bにバルブ を設けていないので、吸入管117を通って膨張 機構120に案内された冷媒は、シャフト103の全 回転角度で第1吸入側空間115aに吸入されうる� ��また、吐出ポート106bにもバルブを設けてい ないので、膨張機構120で膨張した冷媒は、シ ャフト103の全回転角度で第2吐出側空間116bか� ��吐出ポート106bを経由して吐出管118へと吐出 されうる。このように、360°連続吸入および3 60°連続吐出を可能とすれば、騒音や振動の� �因となる吸入脈動および吐出脈動を抑制す� �ことができる。

 図11A~図11Dで説明したように、従来の2段� �ータリ型膨張機によれば、360°連続吸入およ び360°連続吐出が可能であるものの、冷媒が� ��く膨張することなく吸入ポートから吐出ポ� ��トに吹き抜けることができる期間が存在す� ��場合がある。これに対し、本実施形態の2段 ロータリ型膨張機100は、そのような吹き抜け 現象が、シャフト103の全回転角度で起こりえ ないように、連通孔104aの開口形状(大きさを� ��む)および位置が設定されている。以下、図 3A~図3Dを用いて説明を行う。図3A~図3Dは、先� �示した図11A~図11Dと同様の動作説明図である� ��

 図3Aは、第1シリンダ105の第1吸 入側空間1 15aと連通孔104aとの連通が開始する瞬間を表� �ている。この瞬間は、第1シリンダ105の第1吐 出側空間115bと連通孔104aとの連通が終了する� ��間でもある。第1吐出側空間115bの容積はゼ� �に近い。第2シリンダ106側では、連通孔104aが 第2ピストン110によって塞がれて全閉となっ� �いる。第2吐出側空間116bの容積もゼロに近い 。連通孔104aの開口縁ABCDの一部区間ABが第2ピ� ��トン110の外形に一致している。

 図3Bは、第1ピストン109と第2ピストン110が 共に上死点にある瞬間、すなわち、第1ベー� �111と第2ベーン112とが最も押し込まれた瞬間� ��表している。第1ピストン109が上死点にある 瞬間は、第1ピストン109と第1シリンダ105との� ��の空間115が1つにつながっている。同様に、 第2ピストン110が上死点にある瞬間は、第2ピ� ��トン110と第2シリンダ106との間の空間116が1� �につながっている。連通孔104aと第1シリンダ 105の空間115(115a+115b)との連通は始まっている� ��、第2シリンダ106の空間116(116a+116b)との連通� ��未だ始まっていない。

 図3Cは、連通孔104aと第2シリンダ106の第2� �入側空間116aとの連通が開始する瞬間を表し� ��いる。

 図3Dは、図3Cからシャフト103が20°回転し� �瞬間を表している。第1シリンダ105の第1吐出 側空間115bと、第2シリンダ106の第2吸入側空間 116aと、連通孔104aとによって膨張室が構成さ� ��ている。

 吹き抜け現象の発生を防ぐには、吸入ポ� ��ト105bと、第1シリンダ105の第1吸入側空間115a と、連通孔104aとが連通する期間において、� �通孔104aと、第2シリンダ106の第2吐出側空間11 6bと、吐出ポート106bとが連通していなければ よい。このことが実現されるように、連通孔 104aの開口形状および位置、ならびに、第1ピ� ��トン109および第2ピストン110の位相を設定す ることができる。

 吸入ポート105bと連通孔104aとが連通する� �間は、図3A~図3Cに相当する期間である。具体 的には、連通孔104aの開口縁と第1シリンダ105� ��内周面との接点Q1が第1ピストン109と第1シリ ンダ105との接点P1に一致する瞬間から、第1ピ ストン109と第1シリンダ105との接点P1が吸入ポ ート105bの形成されている角度範囲を通り過� �るまで、言いかえれば、吸入ポート105bの全� ��が第1吸入側空間115aに露出するまでである� �吸入ポート105bや吐出ポート106bの形成されて いる角度範囲は、吸入管117や吐出管118の内径 に対応する。一方、図3A~図3Cに相当する期間� ��連通孔104aの第2シリンダ106側の開口は、第2� ��ストン110で塞がれており、第2シリンダ106の 第2吐出側空間116bと連通孔104aとは連通しない 。したがって、冷媒が吸入ポート105bから吐� �ポート106bに直接吹き抜ける現象は起こりえ� ��、動力回収に寄与しない冷媒が皆無となり� ��2段ロータリ型膨張機の効率が改善する。

 図3Aの上段図に示すごとく、第1シリンダ1 05側における連通孔104aの開口形状は、円形で ある。ただし、円形に限定されるわけではな く、後述する楕円形や扇形など、他の形状も 採用可能である。また、連通孔104aの第1シリ� ��ダ105側の開口縁が、第1シリンダ105の内周面 と、第1ベーン111の可動域との双方に接する� �うに、連通孔104aの位置を定めることができ� ��。このようにすれば、膨張室として働かな� ��空間の削減に有利であり、シャフト103の回� ��方向と逆方向のブレーキトルクの発生を抑� ��することができる。

 他方、図3Aの下段図に示すごとく、第2シ� ��ンダ106側は、開口縁ABCDの一部区間AB(第1区� �)が、第2ピストン110と直径が等しく、かつ第 2シリンダ106と内接する仮想円に重なるよう� �、連通孔104aの位置が設定されている。具体� ��には、連通孔104aの開口縁ABCDの一部区間ABが 、当該連通孔104aと第1吐出側空間115bとの連通 が遮断する瞬間(図3Aの瞬間)における第2ピス� ��ン110の外形に沿った円弧状になっている。� ��1吐出側空間115bと連通孔104aとの連通が遮断� ��る瞬間と、第2吸入側空間116aと連通孔104aと� ��連通が遮断する瞬間とが一致するように、� ��1ピストン109および第2ピストン110の位相が� �定されている。このようにすれば、シャフ� �103の全回転角度で、冷媒が吸入ポート105bか� ��吐出ポート106bに直接吹き抜けてしまうこと を防止できるとともに、冷媒が連通孔104aを� �過する際の圧力損失もなるべく小さくする� �とができる。

 ただし、図3Aの瞬間に、連通孔104aの開口� ��ABCDの一部区間ABが第2ピストン110の外形に重 なっていなくてもよい。すなわち、第2シリ� �ダ106側における連通孔104aの開口縁ABCDの全部 が、当該連通孔104aと第1吸入側空間115aとの連 通が開始する図3Aの瞬間における第2ピストン 110の外形よりもシャフト103の中心側に位置し ていてもよい。この場合にも、同様の吹き抜 け防止の効果を得ることができる。

 また、第2シリンダ106側における連通孔104 aの開口縁ABCDの全部が、第2シリンダ106の内周 面から離間している。このようにすれば、吸 入ポート105bと第1シリンダ105の第1吸入側空間 105aと連通孔104aとの三者が連通している期間� ��経過するまで、第2シリンダ106側で連通孔104 aが全閉の状態を維持することが可能となる� �

 なお、本実施形態では、第1シリンダ105側 と第2シリンダ106側とで、連通孔104aの開口形� ��を異ならせてあるが、この開口形状の相違� ��、次のようにして作り出すことができる。� ��4Aに示すように、まず、中板104を厚さ方向� �貫き、横断面形状が円形の貫通孔THを形成す る。次に、その貫通孔THの周りを浅く掘削し� ��座ぐり104p,104qを設け、その座ぐり104p,104qを� ��む連通孔104aを形成する。このようにすれば 、中板104の裏表で連通孔104aの開口形状を自� �に調整することが可能である。第2シリンダ1 06側における連通孔104aの開口縁ABCDは、座ぐ� �104qによって形成される。座ぐり104p,104qの加� ��は比較的容易なのでコスト増の問題もない� ��このような座ぐりは、第2シリンダ106側にの み設けられていてもよいし、第1シリンダ105� �にのみ設けられていてもよい。また、図4Bに 示すごとく、中板104に形成する貫通孔THは、� ��断面形状が楕円を示す斜め孔であっても構� ��ない。なお、座ぐり104p,104qによって規定さ� ��る開口面積を、第1シリンダ105側と第2シリ� �ダ106側とで一致させることが、圧力損失の� �大を防ぐうえで好ましい。

 また、連通孔104aは、第2シリンダ106側の� �口縁ABCDの一部区間AD(第2区間)が、第2ベーン1 12の可動域に沿うように、その開口形状およ� ��位置を設定することができる。つまり、図3 Aに示すように、第2ベーン溝106aの延長線上に 連通孔104aの開口縁ABCDの一部区間ADが重なっ� �いる。第2ベーン112のなるべく近くに連通孔1 04aを設けることは、膨張室として働かない空 間の削減に有効であり、こうすることにより 、第2吸入側空間116aに冷媒がない状態でシャ� ��ト103が回転することに起因するブレーキト� ��クが低減する。

 また、連通孔104aは、開口縁ABCDの全部が� �1ベーン溝105aと第2ベーン溝106aとで挟まれる� ��度範囲内に収まるように、その開口形状お� ��び位置を設定することができる。第1ベーン 溝105aの延長線を中板104に投影し、その投影� �れた延長線上に開口縁ABCDの一部区間BC(第3区 間)を定めることができる。開口縁ABCDの一部� ��間CD(第4区間)を形成する点Cおよび点Dは、連 通孔104aの開口面積が、最終的に、第1シリン� ��105側と第2シリンダ106側とで等しくなるよう に定めるとよい。本実施形態では、上記区間 CDを曲線としているが、これに限定されるわ� ��ではなく、直線であってもよい。

 また、図3Cから分かるように、第2シリン� ��106の第2吸入側空間116aと連通孔104aとの連通� ��開始する瞬間に、第1シリンダ105側では、第 1ピストン109の外周面と第1シリンダ105の内周� ��との接点P1が、吸入ポート105bの縁(シャフト 103の回転方向前方側の縁)に位置しているこ� �が好ましい。つまり、吸入ポート105bと第1吐 出側空間115bとの連通が絶たれる瞬間と、第1� ��出側空間115bと連通孔104aと第2吸入側空間116a との連通が開始する瞬間とが一致するように 、第1ピストン109および第2ピストン110の位相� ��設定することができる。

 第1吐出側空間115bと第2吸入側空間116aとの 連通が開始するよりも前に、吸入ポート105b� �第1吐出側空間115bとの連通が絶たれると、そ の第1吐出側空間115bを満たす冷媒が圧縮作用� ��受ける可能性がある。また、第1吐出側空間 115bと第2吸入側空間116aとの連通が開始したに も関わらず、吸入ポート105bと第1吐出側空間1 15bとの連通が継続するようだと、吸入過程が 長くなる分、膨張過程が短くなり、シリンダ の大きさの割には膨張比が小さくなってしま う。

 なお、(1)吸入ポート105bと第1吐出側空間11 5bとの連通が絶たれた瞬間からシャフト103が� ��小角度(例えば1度~3度、好ましくは1度~2度)� �転したら、第1吐出側空間115bと第2吸入側空� �116aとの連通が開始する、(2)第1吐出側空間115 bと第2吸入側空間116aとの連通が開始してから シャフト103が微小角度(例えば1度~3度、好ま� �くは1度~2度)回転したら、吸入ポート105bと第 1吐出側空間115bとの連通が絶たれる、という� ��合に、吸入ポート105bと第1吐出側空間115bと� ��連通が絶たれる瞬間(吸入完了タイミング)� �、第1吐出側空間115bと第2吸入側空間116aとの� ��通が開始する瞬間(膨張開始タイミング)と� �多少前後していたとしてもよい。冷媒の吹� �抜け現象が起こりうるわけではなく、両タ� �ミングのズレがごく短い期間であれば、効� �的な膨張エネルギーの回収にほとんど影響� �及ばないと考えられるからである。

(第2実施形態)
 図5A~図5Dに示すごとく、この第2実施形態で� ��、第1ベーン111および第2ベーン112は、シャ� �ト103の回転軸Oの周りにおいて、互いに一致� ��る角度位置に配置されている。そして、第1 ベーン111および第2ベーン112の長手方向中心� �と、シャフト103の回転軸Oとを含む平面を一� ��側から他方側に横切り、シャフト103の回転� ��Oに対して傾いた方向に延びるように、連通 孔104bが中板104に形成される。2つのベーン111, 112が軸方向の上下で重なり合うこのような配 置は、膨張機構120(図1参照)の全体的な寸法を 小さくするのに有利である。中板104の板厚方 向を斜めに貫く連通孔104b(例えば図4Bで説明� �たような連通孔)を採用することにより、第1 実施形態とほぼ同じ構造の膨張機構を採用で きる。

 先の第1実施形態では、第1ピストン109の� �心方向(=第1偏心部103aの偏心方向に一致する) と、第2ピストン110の偏心方向(=第2偏心部103b� ��偏心方向に一致する)とが相違し、この結果 、両ピストン109,110の上死点のタイミングが� �致する。これに対し、本実施形態では、第1� ��ーン111の配置角度と第2ベーン112の配置角度 とが一致し、第1ピストン109の偏心方向(位相) と第2ピストン110の偏心方向とが一致し、こ� �により、両ピストン109,110の上死点のタイミ� ��グが一致することとなる。

 図5Aは、第1シリンダ105の第1吸入側空間115 aと連通孔104bとの連通が開始する瞬間を表し� ��いる。この瞬間は、連通孔104bが第2ピスト� �110によって塞がれた瞬間でもある。すなわ� �、第2シリンダ106側では、連通孔104bが第2ピ� �トン110によって塞がれて全閉となっている� �連通孔104bの開口縁ABCDの一部区間ABが第2ピス トン110の外形に一致している。中板104を斜め に穿孔することにより、第1シリンダ105側に� �れる開口形状が楕円の連通孔104bが形成され� ��。ただし、図4Aで説明したような座ぐりを� �成することにより、開口形状は自由に調整� �きる。

 図5Bは、第1ピストン109と第2ピストン110が 共に上死点にある瞬間、すなわち、第1ベー� �111と第2ベーン112とが最も押し込まれた瞬間� ��表している。連通孔104bと第1シリンダ105の� �間115(115a+115b)との連通は始まっているが、第 2シリンダ106の空間116(116a+116b)との連通は未だ 始まっていない。

 図5Cは、連通孔104bと第2シリンダ106の第2� �入側空間116aとの連通が開始する瞬間を表し� ��いる。この瞬間になって初めて、連通孔104b から第2シリンダ106の第2吸入側空間116aへの冷 媒の供給が開始される。

 図5Dは、図5Cからシャフト103が20°回転し� �瞬間を表している。第1シリンダ105の第1吐出 側空間115bと、第2シリンダ106の第2吸入側空間 116aと、連通孔104cとによって膨張室が構成さ� ��ている。

 図5A~図5Dから分かるように、本実施形態� �おいても、吸入ポート105bから吐出ポート106b に冷媒が吹き抜けることができる期間は存在 しない。

(第3実施形態)
 第1実施形態では、第2シリンダ106の内周面� �ら開口縁ABCDが離間するように、連通孔104aの 開口形状および位置が設定されている。これ に対し、本実施形態では、図6A~図6Dに示すご� ��く、第2シリンダ106の内周面に開口縁ABCDが� �するように、連通孔104cの開口形状および位� ��が設定されている。具体的には、開口縁ABCD 上の1点である点Aが第2シリンダ106の内周面上 かつ第2ベーン溝106b(図2B参照)の縁に設定され ている。開口縁ABCDの第1区間ABは、第1実施形� ��と同様の円弧状である。残りの区間AD,BC,CD� �ついても、第1実施形態と同様に定めること� ��できる。

 本実施形態では、第1ベーン111および第2� �ーン112が平面視で略V字型を示す配置になっ� ��いる。この点は、第1実施形態と共通である 。しかしながら、第1ピストン109が上死点に� �達するタイミングと、第2ピストン110が上死� ��に到達するタイミングとが一致していない� ��

 第1実施形態の連通孔104a(図3A参照)と、本� ��施形態の連通孔104cとの相違は、開口縁ABCD� �第2シリンダ106の内周面に接しているか、そ� ��とも離間しているかという点にある。視点� ��全体に移してみると、第1ピストン109の上死 点のタイミングと、第2ピストン110の上死点� �タイミングとが相違している、という構成� �の違いがある。

 具体的には、図6Bに示すごとく、第2ピス� ��ン110の上死点のタイミングが、第1ピストン 109の上死点のタイミングよりも早く到来する ように、各ピストン109,110の偏心方向が設定� �れている。第1ベーン111と第2ベーン112がなす 角度θと、第1偏心部103aの偏心方向と第2偏心� ��103bの偏心方向とのなす角度αとが異なる。� ��2ピストン106の上死点のタイミングは、第1� �ストン105の上死点のタイミングよりも(θ-α)� ��進んでいる。つまり、第2ピストン106の位相 は、第1ピストン105の位相よりも(θ-α)度進ん� ��いる。

 図6Aは、第1シリンダ105の第1吸入側空間115 aと連通孔104cとの連通が開始する瞬間を表し� ��いる。第2シリンダ106側では、連通孔104cが� �2ピストン110によって塞がれて全閉となって� ��る。連通孔104cの開口縁ABCDの一部区間ABが第 2ピストン110の外形に一致している。第1シリ� ��ダ105と第1ピストン109との接点P1は、第1シリ ンダ105の内周面と連通孔104cとの接点Q1にあり 、第1ピストン109はあと少しで上死点に到達� �る。一方、第2シリンダ106と第2ピストン110と の接点P2は、連通孔104cの開口縁ABCD上の点Aに� ��り、第2ピストン110は既に上死点を通り越し ている。また、図6Aの瞬間は、第2シリンダ106 の第2吸入側空間116aと連通孔104cとの連通が始 まる瞬間でもある。連通孔104cは、第1シリン� ��105の第1吸入側空間115aと、第2シリンダ106の� ��2吸入側空間116aとの双方に、同時に連通を� �始する。

 図6Bは、第1ピストン109が上死点に到達し� ��瞬間を表している。連通孔104cは、第1シリ� �ダ105の空間115と第2シリンダ106の第2吸入側空 間116aとの双方に連通しているが、第2シリン� ��106と第2ピストン110との接点P2が、吐出ポー� ��106bへの経路を遮断しているので、吹き抜け 現象は起こりえない。第2シリンダ106の第2吸� ��側空間116aに冷媒がない状態でシャフト103が 回転する期間、すなわち、ブレーキトルクの 発生する期間は、ほとんど存在しない。

 図6Cは図6Bからシャフト103が20°回転した� �間を表し、図6Dは図6Cからシャフト103が20°回 転した瞬間を表している。連通孔104cは、第1� ��リンダ105の第1吐出側空間115bと第2シリンダ1 06の第2吸入側空間116aとの双方と連通してお� �、その連通面積が拡大しつつある。第1シリ� ��ダ105と第1ピストン109との接点P1が、シャフ� ��103の回転方向における吸入ポート105bの縁に 到達した時点から冷媒の膨張が始まる。

 図6A~図6Dから分かるように、本実施形態� �おいても、吸入ポート105bから吐出ポート106b に冷媒が吹き抜けることができる期間は存在 しない。

 このように、連通孔104cの開口形状および 位置の設定と併せて、ピストン109,110の偏心� �向の調整を行うことより、冷媒の吹き抜け� �象が起こりえず、かつブレーキトルクの発� �期間が極めて短い2段ロータリ型膨張機を提� ��できる。

(第4実施形態)
 図7A~図7Dに示す第4実施形態は、(i)第1ベーン 111および第2ベーン112が互いに一致する角度� �配置されている第2実施形態と、(ii)第2シリ� �ダ106の内周面に開口縁ABCDが接するように、� ��通孔104cの開口形状および位置が設定されて いる第3実施形態と、を組み合わせた実施形� �と考えることができる。上死点のタイミン� �は、第3実施形態と同様、第1ピストン109と第 2ピストン110とで相違している。

 図7Aは、第1シリンダ105の第1吸入側空間115 aと連通孔104dとの連通が開始する瞬間を表し� ��いる。第2シリンダ106側では、連通孔104dが� �2ピストン110によって塞がれて全閉となって� ��る。連通孔104dの開口縁ABCDの一部区間ABが第 2ピストン110の外形に一致している。第1シリ� ��ダ105と第1ピストン109との接点P1は、第1シリ ンダ105の内周面と連通孔104dとの接点Q1にあり 、第1ピストン109はあと少しで上死点に到達� �る。一方、第2シリンダ106と第2ピストン110と の接点P2は、連通孔104dの開口縁ABCD上の点Aに� ��り、第2ピストン110は既に上死点を通り越し ている。また、図7Aの瞬間は、第2シリンダ106 の第2吸入側空間116aと連通孔104dとの連通が始 まる瞬間でもある。連通孔104dは、第1シリン� ��105の第1吸入側空間115aと、第2シリンダ106の� ��2吸入側空間116aとの双方に、同時に連通を� �始する。

 図7Bは、第1ピストン109が上死点に到達し� ��瞬間を表している。連通孔104dは、第1シリ� �ダ105の空間115と第2シリンダ106の第2吸入側空 間116aとの双方に連通しているが、第2シリン� ��106と第2ピストン110との接点P2が、吐出ポー� ��106bへの経路を遮断しているので、吹き抜け 現象は起こりえない。

 図7Cは図7Bからシャフト103が20°回転した� �間を表し、図7Dは図7Cからシャフト103が20°回 転した瞬間を表している。連通孔104dは、第1� ��リンダ105の第1吐出側空間115bと第2シリンダ1 06の第2吸入側空間116aの双方と連通しており� �その連通面積が拡大しつつある。第1シリン� ��105と第1ピストン109との接点P1が、シャフト1 03の回転方向における吸入ポート105bの縁に到 達した時点から冷媒の膨張が始まる。

 図7A~図7Dから分かるように、本実施形態� �おいても、吸入ポート105bから吐出ポート106b に冷媒が吹き抜けることができる期間は存在 しない。

(第5実施形態)
 第1~第4実施形態は、第1シリンダと第2シリ� �ダの内径が等しく、かつ第1ピストンと第2ピ ストンの外径が等しい構成であったが、そう した構成は本発明に必須ではない。図8A~図8D� ��示すごとく、本実施形態では、大径の第1シ リンダ105’と小径の第2シリンダ106とが採用� �れている。第1ピストン109と第2ピストン110の 外径は等しいので、第2シリンダ106側の押し� �け容積が大きくなるように、第2シリンダ106� ��高さは、第1シリンダ105’の高さよりも大き く設定されている。

 シリンダの内径が相違するという点を除� ��、本実施形態は、第3実施形態と共通の構成 となっている。すなわち、図8A~図8Dは、図6A~� ��6Dに対応している。本実施形態においても� �吸入ポート105bから吐出ポート106bに冷媒が吹 き抜けることができる期間は存在しない。

 なお、第2シリンダの内径を第1シリンダ� �内径よりも大きくしたり、ピストンの外径� �異ならせたりしてもよい。場合によっては� �第1シリンダの高さと第2シリンダの高さとが 一致していてもよい。