JP4888222B2 - 流体機械およびそれを備えた冷凍サイクル装置 - Google Patents

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本発明は、流体機械およびそれを備えた冷凍サイクル装置に関する。
一般的に、冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒を放熱させる放熱器、冷媒を膨張させる膨張機（または膨張弁）、および冷媒を蒸発させる蒸発器が順次接続されてなる。この冷媒回路における冷凍サイクルでは、膨張機において冷媒が高圧から低圧へと膨張を伴いながら圧力降下し、その際に内部エネルギーが放出される。このため、冷媒回路の低圧側（蒸発器側）と高圧側（放熱器側）との間の圧力差が大きい場合は、放出される内部エネルギーが比較的大きくなる。したがって、冷凍サイクルのエネルギー効率が大幅に低下してしまう。
このような問題に鑑み、膨張機において放出される冷媒の内部エネルギーを回収する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１や非特許文献１には、シャフトにより連結された膨張機とブロア（副圧縮機）とで構成された容積形流体機械を備え、この容積形流体機械を動力回収手段として用いることによって動力回収を行う冷凍サイクル装置が提案されている。
特許文献１や非特許文献１に記載された冷凍サイクル装置では、特許文献１の図６に示すように、容積形流体機械と主圧縮機とは、それぞれ別個の密閉容器に収納されている。そして、それぞれの密閉容器内には、容積形流体機械や主圧縮機に供給されるオイルが溜められるオイル溜まりが設けられている。
特開２００６−２６６１７１号公報 International Refrigeration and Air Conditioning Conference atPurdue, July 17-20, 2006, R169, "BASIC OPERATINGCHARACTERISTICS OF CO2 REFRIGERATION CYCLES WITH EXPANDER-COMPRESSOR UNIT"
しかしながら、主圧縮機から冷媒回路に流出するオイルの量と、容積形流体機械から冷媒回路に流出するオイルの量とが常に同じであるとは限らず、通常は、オイルの流出量にアンバランスが生じる。このため、例えば、容積形流体機械から流出するオイル量が主圧縮機から流出するオイル量よりも多い場合、主圧縮機ではオイルが過剰となり、容積形流体機械ではオイルが不足するおそれがある。しかし、そのような場合には、容積形流体機械の潤滑やシールが好適に行われなくなる。
非特許文献１には、主圧縮機と放熱器との間にオイルセパレータを配置し、そのオイルセパレータで回収したオイルを、膨張機−副圧縮機ユニットが収納された密閉容器に供給することが記載されている。しかしながら、オイルセパレータで回収できるオイル量には限りがあり、膨張機−副圧縮機ユニットから流出するオイル量に見合った量のオイルを常時回収できるとは限らない。そのため、膨張機−副圧縮機ユニットから流出するオイルの量がオイルセパレータで回収されるオイルの量を上回っているような場合には、膨張機−副圧縮機ユニットが収納された密閉容器内において、依然としてオイル不足が生じるおそれがある。
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、主圧縮機と動力回収機構とを有する流体機械およびそれを備えた冷凍サイクル装置において、動力回収機構へのオイルの安定供給を図ることにある。
本発明に係る他の流体機械は、オイルが溜められる第１オイル溜まりが形成される第１密閉容器と、前記第１密閉容器内に配置され、前記第１オイル溜まりに溜められるオイルが供給されると共に、作動流体を圧縮する主圧縮機と、前記第１密閉容器内において、前記第１オイル溜まりの上方に配置され、回転子と固定子とを含む回転電動機と、前記回転電動機によって前記主圧縮機が駆動されるように、前記主圧縮機と前記回転電動機とを連結する主圧縮機用シャフトと、オイルが溜められる第２オイル溜まりが形成される第２密閉容器と、前記第２オイル溜まりに溜められるオイルによって潤滑されかつ前記作動流体から動力を回収する動力回収手段と、前記第２オイル溜まりに溜められるオイルによって潤滑されると共に前記動力回収手段により駆動され、前記作動流体を圧縮して前記主圧縮機側に吐出する副圧縮機とを有し、前記第２密閉容器内に配置された動力回収機構と、前記第１オイル溜まりと前記第２オイル溜まりとを連通させる連通路と、を備え、前記連通路は、前記第１密閉容器の底部と前記第２密閉容器の上部とに架け渡され、前記連通路の前記第１オイル溜まりの開口部は、前記主圧縮機用シャフトの径方向に関して、前記主圧縮機用シャフトの中心軸の真下の位置に配置されており、前記第１密閉容器の底部を前記第２密閉容器の上部より上側に配置することで、前記第１オイル溜まりに溜められるオイルの油面が、前記動力回収機構の最上部よりも上方に位置するように配置されているものである。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記流体機械のいずれかを備えたものである。
本発明に係る流体機械では、動力回収機構が収納された第２密閉容器においてオイル不足が生じると、オイル連通路を通じて、第１密閉容器から第２密閉容器に向かってオイルが自動的に補給される。これにより、動力回収機構を潤滑するオイルの不足が回避される。したがって、本流体機械によれば、動力回収機構へオイルを安定的に供給することができる。
本発明によれば、動力回収機構へオイルを安定的に供給することができる。
図１は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１の構成図である。図２は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１に用いられる流体機械１０の断面図である。まず、図１を参照しながら、冷凍サイクル装置１の概略構成について説明する。なお、ここで説明する冷凍サイクル装置１は、本発明を実施した好ましい形態の一例であって、本発明は、下記構成に何ら限定されるものではない。
＜冷凍サイクル装置１の概要構成＞
図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、主圧縮機３と、放熱器４と、動力回収手段５と、蒸発器６と、副圧縮機２と、を有する冷媒回路９を備えている。冷媒回路９には、主圧縮機３から放熱器４を経て動力回収手段５に至る高圧側部分において超臨界圧力となる作動流体としての冷媒が充填されている。具体的に、本実施形態では、冷媒回路９には二酸化炭素が充填されている。しかし、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、冷媒回路９には、高圧側において超臨界圧力とならない冷媒が充填されていてもよい。具体的に、冷媒回路９には、例えば、フロン系冷媒が充填されていてもよい。
主圧縮機３は、シャフト３８によって、回転電動機の一種である電動機８に連結されている。主圧縮機３は、電動機８により駆動される。なお、本実施形態では、主圧縮機３がスクロール型の圧縮機である例について説明する。しかし、本発明において、主圧縮機３は、スクロール型の圧縮機に限定されない。本発明において、主圧縮機３は、例えば、ロータリ型の圧縮機であってもよい。
放熱器（ガスクーラ）４は、配管９１を介して主圧縮機３の吐出管１１ｄに接続されている。放熱器４は、主圧縮機３により圧縮された冷媒を放熱させる。言い換えれば、放熱器４は、主圧縮機３により圧縮された冷媒を冷却する。
動力回収手段５は、配管９２を介して放熱器４に接続されている。本実施形態では、動力回収手段５は、ロータリ式の流体圧モータにより構成されている。具体的に、動力回収手段５は、放熱器４からの冷媒を吸入する工程と、吸入した冷媒を吐出する工程と、を実質的に連続して行う。すなわち、動力回収手段５は、放熱器４からの冷媒を吸入し、実質的に体積変化させることなく蒸発器６側に吐出する。ここで、冷媒回路９上、動力回収手段５を挟んで放熱器４側が比較的高圧となっており、蒸発器６側が比較的低圧となっている。このため、動力回収手段５に吸入された冷媒は、動力回収手段５から吐出されるときに膨張し、低圧となる。なお、本発明において、動力回収手段５は、ロータリ式の流体圧モータに限定されない。動力回収手段５は、ロータリ式以外の流体圧モータであってもよい。又、動力回収手段５は、冷媒を吸入する工程と、吸入した冷媒を膨張させる工程と、膨張させた冷媒を吐出する工程とを行うものであってもよい。すなわち、動力回収手段５は、膨張機であってもよい。
蒸発器６は、配管９３を介して動力回収手段５に接続されている。蒸発器６は、動力回収手段５からの冷媒を加熱して蒸発させる。
副圧縮機２は、配管９４を介して蒸発器６に接続されており、冷媒回路９上、蒸発器６と主圧縮機３との間に配置されている。副圧縮機２は、シャフト１２によって動力回収手段５に連結されている。副圧縮機２は、動力回収手段５により回収された動力により駆動される。この副圧縮機２によって、蒸発器６側からの冷媒が予備的に昇圧された後に、主圧縮機３に供給される。本実施形態では、この副圧縮機２と、動力回収手段５とによって、動力回収機構７が構成されている。
なお、副圧縮機２は、吸入した冷媒を、作動室内において圧縮した後に吐出するものに限定されない。副圧縮機２は、例えば、蒸発器６からの冷媒を吸入する工程と、吸入した冷媒を主圧縮機３側に吐出する工程と、を実質的に連続して行う流体圧モータ（ブロアともいう。）であってもよい。つまり、副圧縮機２は、主圧縮機３に吸入される冷媒を昇圧できるものであれば特に限定されない。なお、ここでは、副圧縮機２が流体圧モータにより構成されている例を挙げて説明する。
＜冷凍サイクル装置１の具体的構成＞
（流体機械１０）
図２に示すように、流体機械１０は、略円筒状の密閉容器１１，１７と、主圧縮機３と、電動機８と、動力回収機構７とを備えている。主圧縮機３と電動機８とは密閉容器１１内に設けられており、動力回収機構７は密閉容器１７内に設けられている。本実施形態では、密閉容器１１は密閉容器１７の上側に固定されている。つまり、密閉容器１１と密閉容器１７とは上下に配置されている。
密閉容器１１は、筒状の胴シェル１１ａと、上シェル１１ｂと、下シェル１１ｃとを備えている。胴シェル１１ａの上部開口は、蓋状の上シェル１１ｂによって塞がれている。一方、胴シェル１１ａの下部開口は、碗状の下シェル１１ｃによって塞がれている。密閉容器１７は、筒状の胴シェル１７ａと、上シェル１７ｂと、下シェル１７ｃとを備えている。胴シェル１７ａの上部開口は、蓋状の上シェル１７ｂによって塞がれている。一方、胴シェル１７ａの下部開口は、碗状の下シェル１７ｃによって塞がれている。
密閉容器１１の底部には、オイル（オイル）が溜められるオイル溜まり１６が形成されている。密閉容器１１におけるオイル溜まり１６よりも高い位置には、主圧縮機３と、電動機８とが配置されている。詳細には、主圧縮機３がオイル溜まり１６から最も離れて配置されている。電動機８は、主圧縮機３よりも低い位置に配置されている。
密閉容器１７内にも、オイルが溜められるオイル溜まり１８が形成されている。密閉容器１７におけるオイル溜まり１８内には、動力回収機構７が配置されている。動力回収機構７は副圧縮機２および動力回収手段５を備えているが、動力回収手段５よりも副圧縮機２の方が主圧縮機３寄りに配置されている。つまり、副圧縮機２は動力回収手段５よりも高い位置に配置されている。
また、流体機械１０には、オイル溜まり１６とオイル溜まり１８とを連通させる連通路を形成する連通管６０が設けられている。本実施形態では、連通管６０は、密閉容器１１の底部を形成する下シェル１１ｃと密閉容器１７の上部を形成する上シェル１７ｂとに架け渡されている。具体的には、連通管６０は、下シェル１１ｃの中央部と上シェル１７ｂの中央部とに架け渡されている。また、連通管６０のオイル溜まり１６側の開口部６０ａは、シャフト３８の径方向に関して、シャフト３８の中心軸Ｍの真下の位置に配置されている。
（電動機８および主圧縮機３の構成）
電動機８は、円筒状の固定子８ｂと、円筒状の回転子８ａとにより構成されている。固定子８ｂは、焼き嵌めにより、密閉容器１１の胴シェル１１ａに対して回転不能に固定されている。回転子８ａは、固定子８ｂの内部に配置されている。回転子８ａは、固定子８ｂに対して回転自在である。回転子８ａの平面視中央には、軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。その貫通孔に、回転子８ａから上下に延びるシャフト３８が挿入されて固定されている。このシャフト３８は、電動機８が駆動されることで回転する。
シャフト３８の下部は、胴シェル１１ａに固定された略円盤状の副軸受部材７１に回転自在に支持されている。副軸受部材７１は、オイル溜まり１６内に配置されている。副軸受部材７１には、１または複数の開口７１ａが形成されており、オイル溜まり１６に溜められたオイルが副軸受部材７１の上下を流動することができるようになっている。
シャフト３８の下端部には、オイル供給部としてのオイルポンプ７２が配置されている。このオイルポンプ７２によって、オイル溜まり１６に溜められたオイルが吸い上げられ、シャフト３８の内部に形成されたオイル供給孔（図示せず）を介して、主圧縮機３にオイルが供給される。これにより、主圧縮機３の潤滑およびシールが図られている。主圧縮機３に供給されたオイルは、シャフト３８等をつたって再びオイル溜まり１６に戻る。
図２に示すように、主圧縮機３は、スクロール型の圧縮機である。主圧縮機３は、密閉容器１１の胴シェル１１ａに対して固定されている。主圧縮機３は、固定スクロール３２と、旋回スクロール３３と、オルダムリング３４と、軸受部材３５と、マフラー３６とを備えている。
固定スクロール３２は、密閉容器１１の胴シェル１１ａに対して変位不能に取り付けられている。固定スクロール３２の下面には、平面視渦巻き状（例えばインボリュート形状等）のラップ３２ａが形成されている。旋回スクロール３３は固定スクロール３２に対向配置されている。旋回スクロール３３の固定スクロール３２に対向する面の中央部には、ラップ３２ａとかみ合う平面視渦巻き状（例えばインボリュート形状等）のラップ３３ａが形成されている。これらラップ３２ａおよび３３ａの間には、三日月状の作動室（圧縮室）３９が区画形成されている。固定スクロール３２には、作動室３９に開口する開口３２ｄが形成されている。この開口３２ｄには、吸入管３２ｃが取り付けられている。吸入管３２ｃは、後述する連絡管７０によって副圧縮機２の吐出経路５０に連結されている。この連絡管７０および吸入管３２ｃを介して、作動室３９に冷媒が供給される。
旋回スクロール３３の対向表面の周縁部は、固定スクロール３２の下側表面周縁部から突出したスラスト軸受３２ｂに当接して支持されている。
旋回スクロール３３の下面中央部には、シャフト３８の偏心部３８ａが嵌合挿入されている。偏心部３８ａは、回転子８ａから延びるシャフト３８の上端部に設けられ、シャフト３８とは異なる中心軸を有している。また、旋回スクロール３３の下側にはオルダムリング３４が配置されている。このオルダムリング３４は旋回スクロール３３を回転規制するものである。このオルダムリング３４の機能により、旋回スクロール３３はシャフト３８の回転に伴って、シャフト３８の中心軸から偏心した状態で旋回運動する。
旋回スクロール３３の旋回運動に伴い、ラップ３２ａとラップ３３ａとの間に形成された作動室３９が外側から内側に移動する。この移動に伴って、作動室３９の容積が縮小される。これにより、吸入管３２ｃから作動室３９に吸入された冷媒が圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、固定スクロール３２の中央部に形成された吐出孔３２ｅおよびマフラー３６の内部空間３６ａを経由し、固定スクロール３２および軸受部材３５に貫通形成された吐出経路４０から、密閉容器１１の内部空間１１ｅへと吐出される。吐出された冷媒は、内部空間１１ｅに一時的に滞留し、その滞留期間中に、冷媒に混入したオイル等が重力や遠心力などにより分離される。そして、オイル等が分離された冷媒は、密閉容器１１の上シェル１１ｂに取り付けられた吐出管１１ｄから冷媒回路９へと吐出される。
（動力回収機構７）
図２に示すように、動力回収機構７は、密閉容器１７のオイル溜まり１８内に配置されている。なお、本実施形態では、密閉容器１７内の全体にオイルが充填されており、密閉容器１７内の全体がオイル溜まり１８となっている。動力回収機構７は、比較的下方に配置された動力回収手段５と、比較的上方に配置された副圧縮機２とによって構成されている。動力回収手段５と副圧縮機２とは、シャフト１２および第１閉塞部材１５を介して一体に配置されている。動力回収機構７は、副圧縮機２の構成部材である第３閉塞部材１４において、胴シェル１１ａに固定されている。
−動力回収手段５の構成−
図２に示すように、動力回収手段５は、第１閉塞部材１５と、第１シリンダ２２と、第２閉塞部材１３とを備えている。第１シリンダ２２は、第１閉塞部材１５と第２閉塞部材１３との間に配置されている。第１シリンダ２２は略円筒形の内部空間を有しており、その内部空間の上下は、第１閉塞部材１５と第２閉塞部材１３とによって閉塞されている。
シャフト１２は、第１シリンダ２２内を第１シリンダ２２の軸方向に貫通している。シャフト１２は第１シリンダ２２の中心軸上に配置されている。シャフト１２は、上記第２閉塞部材１３と、後述する第３閉塞部材１４とによって回転自在に支持されている。
第１ピストン２１は、第１シリンダ２２の内周面と第１閉塞部材１５と第２閉塞部材１３とにより区画形成された内部空間内に配置されている。第１ピストン２１は、シャフト１２の中心軸に対して偏心した状態でシャフト１２に嵌め込まれている。具体的には、シャフト１２は、シャフト１２の中心軸と異なる中心軸を有する偏心部１２ｂを備えている。この偏心部１２ｂに筒状の第１ピストン２１が嵌め込まれている。このため、第１ピストン２１は、第１シリンダ２２の中心軸に対して偏心している。したがって、第１ピストン２１は、シャフト１２の回転に伴って偏心回転運動する。
この第１ピストン２１と第１シリンダ２２の内周面と第１閉塞部材１５と第２閉塞部材１３とにより、第１シリンダ２２内に第１作動室２３が区画形成されている（図３も参照）。
図３に示すように、第１シリンダ２２には、第１作動室２３に開口する線条の溝２２ａが形成されている。この線条溝２２ａには、板状の第１仕切部材２４が摺動自在に挿入されている。第１仕切部材２４と線条溝２２ａの奥部との間には、付勢手段２５が配置されている。この付勢手段２５によって、第１仕切部材２４は第１ピストン２１の外周面に対して押圧されている。これにより、第１作動室２３は、２つの空間に区画されている。具体的に、第１作動室２３は、高圧側の吸入作動室２３ａと、低圧側の吐出作動室２３ｂとに区画されている。
なお、付勢手段２５は、例えば、ばねによって構成することができる。具体的に、付勢手段２５は、圧縮コイルばねであってもよい。
また、付勢手段２５は、所謂ガスばね等であってもよい。すなわち、第１仕切部材２４が、第１仕切部材２４の背面空間の体積を縮小する方向にスライドしたときに、第１仕切部材２４と線条溝２２ａの奥部との間の空間内の圧力が、第１作動室２３の圧力よりも高くなるように設定されており、その圧力差により、第１仕切部材２４に対して第１ピストン２１方向への押圧力が作用するようにしてもよい。具体的には、例えば、第１仕切部材２４の背面空間を密閉空間として、背面空間の体積が第１仕切部材２４により減少したときに第１仕切部材２４に反力が加わるようにしてもよい。勿論、付勢手段２５を、圧縮コイルばねやガスばね等の複数種類のばねにより構成してもよい。なお、第１作動室２３の圧力とは、吸入作動室２３ａの圧力と吐出作動室２３ｂの圧力との平均圧力をいうものとする。
吸入作動室２３ａの第１仕切部材２４と隣接する部分には、図３に示すように、吸入経路２７が開口している。図２に示すように、この吸入経路２７は、第１シリンダ２２の下側に位置する第２閉塞部材１３に形成されている。吸入経路２７は吸入管２８と連通している。図１に示す放熱器４からの高圧の冷媒は、吸入管２８および吸入経路２７を介して吸入作動室２３ａに導かれる。
吸入経路２７の吸入作動室２３ａに対する開口（吸入口）２６は、吸入作動室２３ａの第１仕切部材２４と隣接する部分から吸入作動室２３ａの広がる方向に円弧状に延びる略扇状に形成されている。吸入口２６は、第１ピストン２１が上死点に位置するときにおいてのみ、第１ピストン２１によって完全に閉鎖される。そして、第１ピストン２１が上死点に位置する瞬間を除いた全期間にわたって、吸入口２６の少なくとも一部が吸入作動室２３ａに露出している。具体的には、平面視において、吸入口２６の外側端辺２６ａが、上死点に位置する第１ピストン２１の外周面に沿った円弧状に形成されている。言い換えれば、外側端辺２６ａは、第１ピストン２１の外周面と略同一の半径の円弧状に形成されている。
一方、吐出作動室２３ｂの第１仕切部材２４と隣接する部分には、吐出経路３０が開口している。図２に示すように、この吐出経路３０も、吸入経路２７と同様に、第２閉塞部材１３に形成されている。吐出経路３０は、吐出管３１と連通している。これにより、吐出作動室２３ｂ内の冷媒は、吐出経路３０および吐出管３１を介して蒸発器６側に吐出される。
吐出経路３０の吐出作動室２３ｂに対する開口（吐出口）２９は、吐出作動室２３ｂの第１仕切部材２４と隣接する部分から吐出作動室２３ｂの広がる方向に円弧状に延びる略扇状に形成されている。吐出口２９は、第１ピストン２１が上死点に位置するときにおいてのみ、第１ピストン２１によって完全に閉鎖される。そして、第１ピストン２１が上死点に位置する瞬間を除いた全期間にわたって、吐出口２９の少なくとも一部が吐出作動室２３ｂに露出している。具体的には、平面視において、第１シリンダ２２の径方向外側に位置する吐出口２９の外側端辺２９ａが、上死点に位置する第１ピストン２１の外周面に沿った円弧状に形成されている。言い換えれば、外側端辺２９ａは、第１ピストン２１の外周面と略同一の半径の円弧状に形成されている。
なお、第１ピストン２１が上死点に位置するときとは、図５（ａ）に示すように、第１ピストン２１の中心軸（偏心軸）が最も第１仕切部材２４寄りに位置するときをいう。また、「第１ピストン２１が上死点に位置する瞬間」とは、厳密に第１ピストン２１が上死点に位置している瞬間に限定されるものではなく、第１ピストン２１が上死点に位置しているときを挟んである程度の期間を有するものであってもよい。すなわち、第１ピストン２１が上死点に位置しているときの第１ピストン２１の回転角（θ）を０°とすると、例えば、第１ピストン２１の回転角（θ）が０°±５°以内である期間にわたって吸入口２６および吐出口２９の両方が閉じられるような構成も、吸入経路２７と吐出経路３０とが吹き抜けない構成に含まれるものとする。
上記のように吸入経路２７と吐出経路３０とを形成することによって、図５（ａ）に示すように、第１ピストン２１が上死点に位置する瞬間においてのみ吸入口２６と吐出口２９との両方が完全に閉じられる。すなわち、第１作動室２３がひとつとなる瞬間に吸入口２６と吐出口２９との両方が完全に閉じられる。より詳細には、吸入作動室２３ａが吐出経路３０と連通する瞬間まで、吸入作動室２３ａは吸入経路２７と連通している。そして、吸入作動室２３ａが吐出経路３０と連通して吸入作動室２３ａが吐出作動室２３ｂとなった瞬間以降は、吸入口２６が第１ピストン２１によって閉じられる。このため、吸入経路２７から吐出経路３０への冷媒の吹き抜けが抑制される。したがって、高効率な動力回収が実現される。
なお、吸入経路２７から吐出経路３０への冷媒の吹き抜けを完全に規制する観点からは、第１ピストン２１が上死点に位置する瞬間において、吸入口２６と吐出口２９との両方が閉じられることが好ましい。但し、第１ピストン２１が上死点に位置する瞬間において、吸入口２６と吐出口２９との一方のみしか閉じられていない場合であっても、吸入口２６が閉じられるタイミングと、吐出口２９が閉じられるタイミングとの差が、シャフト１２の回転角にして１０°程度よりも小さければ、吸入経路２７と吐出経路３０との間で実質的に吹き抜けは生じない。つまり、吸入口２６が閉じられるタイミングと、吐出口２９が閉じられるタイミングとの差が、シャフト１２の回転角にして、１０°程度よりも小さく設定することで、吸入経路２７から吐出経路３０への冷媒の吹き抜けを抑制することができる。
上述のように、吸入作動室２３ａは、常に吸入経路２７と連通している。また、吐出作動室２３ｂは、常に吐出経路３０に連通している。言い換えれば、動力回収手段５において、冷媒を吸入する工程と、吸入した冷媒を吐出する工程とが実質的に連続して行われる。このため、吸入した冷媒は、実質的に体積変化することなく動力回収手段５を通過する。
−動力回収手段５の動作−
次に、図５を参照しながら動力回収手段５の動作原理について詳細に説明する。図５（ａ）は第１ピストン２１の回転角（θ）が０°、３６０°、７２０°であるときの図である。図５（ｂ）は第１ピストン２１の回転角（θ）が９０°、４５０°であるときの図である。図５（ｃ）は第１ピストン２１の回転角（θ）が１８０°、５４０°であるときの図である。図５（ｄ）は第１ピストン２１の回転角（θ）が２７０°、６３０°であるときの図である。なお、回転角（θ）は、図５において反時計回り方向を正としたときのものである。
図５（ａ）に示すように、第１ピストン２１が上死点に位置するとき（θ＝０°）、吸入口２６および吐出口２９はいずれも第１ピストン２１によって閉じられている。このため、第１作動室２３は吸入経路２７および吐出経路３０のいずれにも連通していない孤立した状態にある。
この状態から第１ピストン２１が回転することにより、吸入経路２７に連通する吸入作動室２３ａが形成される。ここで、吸入作動室２３ａは、冷媒回路９の高圧側に接続されている。このため、吸入口２６が開くと、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように、吸入口２６から流入する高圧の冷媒によって吸入作動室２３ａの容積が増大していく。この吸入作動室２３ａの容積拡大に伴って、第１ピストン２１に加わる回転トルクがシャフト１２の回転駆動力の一部となる。この冷媒の吸入工程は、回転角（θ）が３６０°になるまで、すなわち第１ピストン２１が再び上死点に位置するまで行われる。つまり、冷媒の吸入工程は、吸入作動室２３ａが吐出経路３０と連通する直前まで行われる。
図５（ａ）に示すように、第１ピストン２１が再び上死点に位置した瞬間、本実施形態では、第１ピストン２１によって吸入口２６および吐出口２９の両方が閉じられる。これにより、第１作動室２３は再び孤立する。
この状態から、第１ピストン２１が回転すると、孤立していた第１作動室２３が吐出経路３０と連通し、吐出作動室２３ｂとなる。ここで、動力回収手段５よりも蒸発器６側は、主圧縮機３により、動力回収手段５よりも放熱器４側と比較して低圧となっている。このため、孤立した第１作動室２３が吐出経路３０と連通して吐出作動室２３ｂとなった瞬間に、吐出作動室２３ｂ内の低温高圧の冷媒が低圧側に吸引される。この際、第１作動室２３内の冷媒が膨張する。そして、吐出作動室２３ｂ内の圧力は、冷媒回路９の低圧側の圧力と等しくなる。この冷媒の吐出工程によって第１ピストン２１に加わる回転トルクも、シャフト１２の回転駆動力の一部となる。すなわち、シャフト１２は、吸入作動室２３ａへの高圧の冷媒の流入と、吐出工程における冷媒の吸引とによって回転する。そして、このシャフト１２の回転トルクは、後に詳述するように、副圧縮機２の動力として利用される。
さらに第１ピストン２１の回転角（θ）が大きくなるに伴って、吐出作動室２３ｂ内の冷媒が冷媒回路９の低圧側に順次吐出されていく。そして、図５（ａ）に示すように、第１ピストン２１が再び上死点に位置したとき（θ＝７２０°）、吐出作動室２３ｂは消滅する。この吐出工程と同期して、吸入作動室２３ａが再び形成され、次の吸入工程が行われる。以上のように、吸入工程開始から吐出工程終了までの一連の工程は、第１ピストン２１が７２０°回転すると完了する。
−副圧縮機２の構成−
図２に示すように、副圧縮機２はシャフト１２により動力回収手段５と連結されている。言い換えれば、動力回収手段５のシャフト１２は、副圧縮機２のシャフトを兼ねている。さらに言い換えれば、動力回収手段５のシャフトと副圧縮機２のシャフトとは、一体に連結されている。
副圧縮機２の基本的な構成は、上述の動力回収手段５と略同一である。具体的に、副圧縮機２は、図２に示すように、第１閉塞部材１５と、第３閉塞部材１４とを備えている。第１閉塞部材１５は、副圧縮機２と動力回収手段５との共通の構成部材である。第１閉塞部材１５と第３閉塞部材１４とは、相互に対向している。具体的には、第３閉塞部材１４は、第１閉塞部材１５の第２閉塞部材１３と対向する面とは反対側の面と対向している。第１閉塞部材１５と第３閉塞部材１４との間には、第２シリンダ４２が配置されている。第２シリンダ４２は略円筒形の内部空間を有する。その第２シリンダ４２の内部空間は、第１閉塞部材１５と第３閉塞部材１４とによって閉塞されている。
シャフト１２は、第２シリンダ４２内を第２シリンダ４２の軸方向に貫通している。シャフト１２は第２シリンダ４２の中心軸上に配置されている。第２ピストン４１は、第２シリンダ４２の内周面と第１閉塞部材１５と第３閉塞部材１４とにより区画形成された略円筒形状の内部空間内に配置されている。第２ピストン４１は、シャフト１２の中心軸に対して偏心した状態でシャフト１２に嵌め込まれている。具体的には、シャフト１２は、シャフト１２の中心軸と異なる中心軸を有する偏心部１２ｃを備えている。この偏心部１２ｃに筒状の第２ピストン４１が嵌め込まれている。このため、第２ピストン４１は、第２シリンダ４２の中心軸に対して偏心している。したがって、第２ピストン４１は、シャフト１２の回転に伴って偏心回転運動する。
なお、第２ピストン４１が取り付けられた偏心部１２ｃは、第１ピストン２１が取り付けられた偏心部１２ｂと略同一の方向に偏心している。このため、本実施形態では、第１シリンダ２２の中心軸に対する第１ピストン２１の偏心方向と、第２シリンダ４２の中心軸に対する第２ピストン４１の偏心方向とは、相互に略同一である。
この第２ピストン４１と第２シリンダ４２の内周面と第１閉塞部材１５と第３閉塞部材１４とにより、第２シリンダ４２内に第２作動室４３が区画形成されている（図４も参照）。
図４に示すように、第２シリンダ４２には、第２作動室４３に開口する線条の溝４２ａが形成されている。この線条溝４２ａには、板状の第２仕切部材４４が摺動自在に挿入されている。第２仕切部材４４と線条溝４２ａの奥部との間には、付勢手段４５が配置されている。この付勢手段４５によって第２仕切部材４４は第２ピストン４１の外周面に対して押しつけられている。これにより、第２作動室４３は、２つの空間に区画されている。具体的に、第２作動室４３は、低圧側の吸入作動室４３ａと、高圧側の吐出作動室４３ｂとに区画されている。
なお、付勢手段４５は、例えば、ばねによって構成することができる。具体的に、付勢手段４５は、圧縮コイルばねであってもよい。
また、付勢手段４５は、所謂ガスばね等であってもよい。すなわち、第２仕切部材４４が背面空間５５の体積を縮小する方向にスライドしたときに、背面空間５５内の圧力が、第２作動室４３の圧力よりも高くなるように設定されており、その背面空間５５と第２作動室４３との間の圧力差により、第２仕切部材４４に対して第２ピストン４１方向への押圧力が作用するようにしてもよい。具体的には、例えば、背面空間５５を密閉空間として、背面空間５５の体積が第２仕切部材４４により減少したときに第２仕切部材４４に反力が加わるようにしてもよい。また、第２仕切部材４４が最も第２ピストン４１寄りに位置するときには背面空間５５が密閉空間ではないものの、第２仕切部材４４がある程度第２ピストン４１から離れたときに背面空間５５が密閉空間となるようにしてもよい。勿論、付勢手段４５を、圧縮コイルばねやガスばね等の複数種類のばねにより構成してもよい。なお、第２作動室４３の圧力とは、吸入作動室４３ａの圧力と吐出作動室４３ｂの圧力との平均圧力をいうものとする。
吸入作動室４３ａの第２仕切部材４４と隣接する部分には、図４に示すように、吸入経路４７が開口している。図２に示すように、この吸入経路４７は第２シリンダ４２の上側に位置する第３閉塞部材１４に形成されている。吸入経路４７は、吸入管４８と連通している。蒸発器６（図１参照）からの冷媒は、吸入管４８および吸入経路４７を介して吸入作動室４３ａに導かれる。
図４に示すように、吸入経路４７の吸入作動室４３ａに対する開口（吸入口）４６は、吸入作動室４３ａの第２仕切部材４４と隣接する部分から吸入作動室４３ａの広がる方向に円弧状に延びる略扇状に形成されている。吸入口４６は、第２ピストン４１が上死点に位置するときにおいてのみ、第２ピストン４１によって完全に閉鎖される。そして、第２ピストン４１が上死点に位置する瞬間を除いた全期間にわたって、吸入口４６の少なくとも一部が吸入作動室４３ａに露出している。具体的には、平面視において、第２シリンダ４２の径方向外側に位置する吸入口４６の外側端辺４６ａが、上死点に位置する第２ピストン４１の外周面に沿った円弧状に形成されている。言い換えれば、外側端辺４６ａは、第２ピストン４１の外周面と略同一の半径の円弧状に形成されている。
一方、吐出作動室４３ｂの第２仕切部材４４と隣接する部分には、吐出経路５０が開口している。図２に示すように、この吐出経路５０も、吸入経路４７と同様に、第３閉塞部材１４に形成されている。吐出経路５０は、吐出管５１と連通している。これにより、吐出作動室４３ｂ内の冷媒は、吐出経路５０および吐出管５１を介して主圧縮機３側に吐出される。主圧縮機３側に吐出された冷媒は、連絡管７０および吸入管３２ｃを介して主圧縮機３に供給される。
吐出経路５０の吐出作動室４３ｂに対する開口（吐出口）４９は、吐出作動室４３ｂの第２仕切部材４４と隣接する部分から吐出作動室４３ｂの広がる方向に円弧状に延びる略扇状に形成されている。吐出口４９は、第２ピストン４１が上死点に位置するときにおいてのみ、第２ピストン４１によって完全に閉鎖される。そして、第２ピストン４１が上死点に位置する瞬間を除いた全期間にわたって、吐出口４９の少なくとも一部が吐出作動室４３ｂに露出している。具体的には、平面視において、第２シリンダ４２の径方向外側に位置する吐出口４９の外側端辺４９ａが、上死点に位置する第２ピストン４１の外周面に沿った円弧状に形成されている。言い換えれば、外側端辺４９ａは、第２ピストン４１の外周面と略同一の半径の円弧状に形成されている。
なお、第２ピストン４１が上死点に位置するときとは、図６（ａ）に示すように、第２ピストン４１の中心軸（偏心軸）が最も第２仕切部材４４寄りに位置するときをいう。また、「第２ピストン４１が上死点に位置する瞬間」とは、厳密に第２ピストン４１が上死点に位置している瞬間に限定されるものではなく、第２ピストン４１が上死点に位置しているときを挟んである程度の期間を有するものであってもよい。すなわち、第２ピストン４１が上死点に位置しているときの第２ピストン４１の回転角（θ）を０°とすると、例えば、第２ピストン４１の回転角（θ）が０°±５°以内である期間にわたって吸入口４６および吐出口４９の両方が閉じられるような構成も、吸入経路４７と吐出経路５０とが吹き抜けない構成に含まれるものとする。
上記のように吸入経路４７と吐出経路５０とを形成することによって、図６（ａ）に示すように、第２ピストン４１が上死点に位置する瞬間においてのみ吸入口４６と吐出口４９との両方が完全に閉じられる。すなわち、第２作動室４３がひとつとなる瞬間に吸入口４６と吐出口４９との両方が完全に閉じられる。より詳細には、吸入作動室４３ａが吐出口４９と連通する瞬間まで、吸入作動室４３ａは吸入経路４７と連通している。そして、吸入作動室４３ａが吐出経路５０と連通して吸入作動室４３ａが吐出作動室４３ｂとなった瞬間以降は、吸入口４６が第２ピストン４１によって閉じられる。このため、比較的圧力が高い吐出経路５０から、比較的圧力が低い吸入経路４７への冷媒の逆流が抑制される。したがって、高効率な過給が実現される。その結果、回収された動力の利用効率が向上する。
なお、吐出経路５０から吸入経路４７への冷媒の逆流を完全に規制する観点からは、第２ピストン４１が上死点に位置する瞬間において、吸入経路４７と吐出経路５０との両方が閉じられることが好ましい。但し、第２ピストン４１が上死点に位置する瞬間において、吸入口４６と吐出口４９との一方のみしか閉じられていない場合であっても、吸入口４６が閉じられるタイミングと、吐出口４９が閉じられるタイミングとの差が、シャフト１２の回転角にして１０°程度よりも小さければ、吐出経路５０から吸入経路４７への冷媒の逆流は実質的に生じない。つまり、吸入口４６が閉じられるタイミングと、吐出口４９が閉じられるタイミングとの差が、シャフト１２の回転角にして、１０°程度よりも小さく設定することで、吐出経路５０から吸入経路４７への冷媒の逆流を抑制することができる。
上述のように吸入作動室４３ａは、常に吸入経路４７と連通している。また、吐出作動室４３ｂは、常に吐出経路５０に連通している。言い換えれば、副圧縮機２において、冷媒を吸入する工程と、吸入した冷媒を吐出する工程とが実質的に連続して行われる。このため、吸入した冷媒は、実質的に体積変化することなく副圧縮機２を通過する。
（副圧縮機２の動作）
次に、図６を参照しながら副圧縮機２の動作原理について詳細に説明する。図６（ａ）は第２ピストン４１の回転角（θ）が０°、３６０°、７２０°であるときの図である。図６（ｂ）は第２ピストン４１の回転角（θ）が９０°、４５０°であるときの図である。図６（ｃ）は第２ピストン４１の回転角（θ）が１８０°、５４０°であるときの図である。図６（ｄ）は第２ピストン４１の回転角（θ）が２７０°、６３０°であるときの図である。なお、回転角（θ）は、図６において反時計回り方向を正としたときのものである。
上述のように、シャフト１２は、動力回収手段５によって回収された動力によって回転する。このシャフト１２の回転と共に、第２ピストン４１も回転し、副圧縮機２が駆動される。
図６（ａ）に示すように、第２ピストン４１が上死点に位置するとき（θ＝０°）、吸入口４６および吐出口４９はいずれも第２ピストン４１によって閉じられている。このため、第２作動室４３は吸入経路４７および吐出経路３０のいずれにも連通しておらず、第２作動室４３は孤立した状態にある。
この状態から第２ピストン４１が回転することにより、吸入経路４７に連通した吸入作動室４３ａが形成される。第２ピストン４１の回転角（θ）が３６０°になるまで、回転角（θ）が増大するにつれ、吸入作動室４３ａが拡大していく。回転角（θ）が３６０°に達したときに、冷媒の吸入工程が終了する。
回転角（θ）が３６０°に達するまで、吸入作動室４３ａは、常に吸入経路４７と連通している。回転角（θ）が３６０°に達したとき、吸入経路４７は、第２ピストン４１によって閉鎖される。また、回転角（θ）が３６０°のときは、吐出経路５０も閉じられている。すなわち、第２作動室４３は、吸入経路４７と吐出経路５０との両方から隔離され、孤立する。そして、回転角（θ）が３６０°を超えて回転すると、第２作動室４３は、吐出経路５０と連通し、吐出作動室４３ｂになる。そして、第２ピストン４１の回転角（θ）が３６０°からさらに大きくなると、吐出作動室４３ｂの容量が小さくなっていく。それと共に吐出作動室４３ｂから冷媒が主圧縮機３側に吐出されていく。そして、図６（ａ）に示すように、第２ピストン４１が再び上死点に位置したとき（θ＝７２０°）、吐出作動室４３ｂは消滅する。この吐出工程にわたって、吐出作動室４３ｂは吐出経路５０に常に連通している。そして、この吐出工程と同期して、吸入作動室４３ａが再び形成され、次の吸入工程が行われる。以上のように、吸入工程開始から吐出工程終了までの一連の工程は、第２ピストン４１が７２０°回転すると完了する。
上述のように、第２作動室４３は、実質的に容量が不変である。かつ、吸入作動室４３ａは吸入経路４７と常に連通している。吐出作動室４３ｂは吐出経路５０と常に連通している。このため、副圧縮機２の第２作動室４３内においては、冷媒は圧縮も膨張もしない。シャフト１２が動力回収手段５によって回転し、副圧縮機２が駆動される分、第２作動室４３の上流側よりも第２作動室４３の下流側の方が高圧になる。言い換えれば、動力回収手段５によって回収された動力で駆動される副圧縮機２によって、吐出口４９よりも主圧縮機３側の圧力が吸入口４６よりも蒸発器６側の圧力より高くなる。つまり、副圧縮機２によって昇圧される。
なお、本実施形態において、上記動力回収手段５の第１ピストン２１が上死点に位置するタイミングと、副圧縮機２の第２ピストン４１が上死点に位置するタイミングとは相互に略同一となっている。
（バランスウエイト５２）
図２に示すように、流体機械１０には、バランスウエイト５２が設けられている。具体的には、シャフト１２の上端部にバランスウエイト５２ａが取り付けられ、シャフト１２の下端部にバランスウエイト５２ｂが取り付けられている。なお、本明細書では、バランスウエイト５２ａとバランスウエイト５２ｂとを総称してバランスウエイト５２と称する。
バランスウエイト５２は、シャフト１２と、シャフト１２に対して偏心した状態で取り付けられた第１ピストン２１と、シャフト１２に対して偏心した状態で取り付けられた第２ピストン４１とを含む動力回収機構７のシャフト１２の回転軸周りの重量ばらつきを低減するためのものである。特には、動力回収機構７のシャフト１２の回転軸周りの重量バランスを均一にするためのものである。
具体的には、バランスウエイト５２ａおよび５２ｂのそれぞれは、図２に示すように、シャフト１２の中心軸を中心軸とする円柱状に形成されている。すなわち、バランスウエイト５２ａおよび５２ｂのそれぞれの形状は、シャフト１２の回転軸に対して軸対称である。バランスウエイト５２ａおよび５２ｂのそれぞれには、シャフト１２の中心軸を中心とした平面視円弧状の内部空間５４が形成されている。このため、バランスウエイト５２ａおよび５２ｂのそれぞれは、シャフト１２の中心軸周りに重量偏差を有する。そして、図２に示すように、バランスウエイト５２ａおよび５２ｂは、第１ピストン２１と第２ピストン４１との偏心方向の反対方向の部分の方が、偏心方向の部分よりも重くなるようにシャフト１２に対して取り付けられている。つまり、バランスウエイト５２ａおよび５２ｂは、内部空間５４が形成された側が、シャフト１２の中心軸よりも第１ピストン２１と第２ピストン４１との偏心方向側に位置するように取り付けられている。
（密閉容器１１と密閉容器１７の位置関係）
密閉容器１１と密閉容器１７とは、密閉容器１１のオイル溜まり１６に溜められるオイルの油面ＯＬが、動力回収機構７よりも上方に位置する様に配置されている。本実施形態では、密閉容器１１が密閉容器１７の上側に固定されることにより、密閉容器１１と密閉容器１７とは、オイル溜まり１６に溜められるオイルの油面ＯＬが、動力回収機構７よりも上方に位置する様に配置されている。また、オイル溜まり１６に溜められるオイルの油面ＯＬは、オイル溜まり１８に溜められるオイルよりも上方に配置されている。ここで、「オイル溜まり１８に溜められるオイルよりも上方」とは、本実施形態のように密閉容器１７内にオイルが充満している場合には、密閉容器１７内の最も高い位置よりも上方であることを意味し、密閉容器１７内にガスが混入して密閉容器１７内のオイルに油面が生じている場合には、当該油面よりも上方であることを意味する。
密閉容器１１と密閉容器１７とは、それぞれの外径が略等しくなる様に形成されている。つまり、密閉容器１１と密閉容器１７とは、胴シェル１１ａと胴シェル１７ａとの外径が略等しくなる様に形成されている。そして、密閉容器１１と密閉容器１７とは接合部材１９により一体的に接合されている。接合部材１９は、略円筒形状に形成されている。また、具体的には、接合部材１９の内径は、密閉容器１１，１７の胴シェル１１ａ，１７ａの外径と略等しくなる様に形成されている。接合部材１９の上側に密閉容器１１が嵌め込まれ、接合部材１９の下側に密閉容器１７が嵌め込まれた状態で、両密閉容器１１，１７は接合されている。
なお、本実施形態では、密閉容器１１の下シェル１１ｃと密閉容器１７の上シェル１７ｂとは、それぞれ外側に凸なドーム型形状に形成されている。そのため、密閉容器１１と密閉容器１７とを上下に配置して接合部材１９で接合すると、密閉容器１１の下シェル１１ｃの径方向中央部と密閉容器１７の上シェル１７ｂの径方向中央部とが接することとなる。なお、下シェル１１ｃと上シェル１７ｂとは、当該接触部分以外の部分では接触しない。これにより、下シェル１１ｃと上シェル１７ｂとの間には、隙間空間６１が形成される。
なお、本実施形態の接合部材１９には、１つまたは複数の連通孔１９ａが設けられている。連通孔１９ａは、隙間空間６１と外部とを連通する。また、本実施形態では、接合部材１９は、密閉容器１１，１７よりも熱伝導率の低い材料で構成されている。例えば、密閉容器１１，１７を銅で構成し、接合部材１９を鉄で構成するようにしてもよい。
《冷凍サイクル》
次に、図７を参照しながら、冷凍サイクル装置１における冷凍サイクルについて説明する。図７中に示す点Ｆは臨界点である。Ｆ−Ｌは飽和液線である。Ｆ−Ｇは飽和ガス線である。ＬＰは臨界点Ｆを通る等圧線である。ＲＴは臨界点Ｆを通る等温線である。図７に示すモリエル線図上で、飽和ガス線Ｆ−Ｇより右側で等圧線ＬＰより下の領域は気相である。飽和液線Ｆ−Ｌより左側で等温線ＲＴより下側の領域は液相である。等圧線ＬＰよりも上側で、かつ等温線ＲＴよりも上側の領域は超臨界相である。飽和液線Ｆ−Ｌより右側で飽和ガス線Ｆ−Ｇよりも左側の領域は気液二相である。なお、図７中、ｈＡ、ｈＢ、ｈＣ、ｈＤ、ｈＥは、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの各点における冷媒のエンタルピーを示している。
図７中のＡＢＣＤＥの閉ループは、図１で示した動力回収型の冷凍サイクル装置１の冷凍サイクルを示している。ＡＢＣＤＥの閉ループ中のＡ−Ｂは、副圧縮機による冷媒の状態変化を示している。Ｂ−Ｃは、主圧縮機３における冷媒の状態変化を示している。Ｃ−Ｄは、放熱器４における冷媒の状態変化を示している。Ｄ−Ｅは、動力回収手段５による冷媒の状態変化を示している。Ｅ−Ａは、蒸発器６における冷媒の状態変化を示している。
主圧縮機３において、冷媒は点Ｂの気相の状態から高温高圧の超臨界相（点Ｃ）の状態へと圧縮される。主圧縮機３で圧縮された冷媒は、放熱器４において、超臨界相（点Ｃ）から液相（点Ｄ）の状態にまで冷却される。
その後、冷媒は、動力回収手段５において、飽和液（点Ｓ）の状態を経て、中温高圧の液相（点Ｄ）から気液二相（点Ｅ）の状態まで膨張（圧力降下）する。この圧力降下（膨張）の工程において、点Ｄから点Ｓまでは冷媒が非圧縮性の液相であるため、冷媒の比容積はそれほど変化しない。その一方、点Ｓから点Ｅの間は液相から気相への相変化による急激な比容積の変化を伴う圧力降下、すなわち、膨張を伴う圧力降下となる。
動力回収手段５からの冷媒は、蒸発器６において加熱され、蒸発を伴いながら気液二相（点Ｅ）から気相（点Ａ）の状態へと変化する。蒸発器６により加熱された冷媒は、副圧縮機２にて昇圧され、点Ｂの状態へと変化する。
ところで、このような冷凍サイクル装置１では、主圧縮機３から冷媒回路９に吐出されるオイルの量が、容積形流体機械（本実施形態では動力回収機構７）から冷媒回路９に吐出されるオイルの量よりも少ないことがある。そのため、容積形流体機械の潤滑やシールが好適に行われなくなるおそれがあった。
《作用および効果》
しかし、本流体機械１０によれば、オイル溜まり１６とオイル溜まり１８とは連通管６０により連通されており、また、オイル溜まり１６のオイルの油面ＯＬは、オイル溜まり１８に溜まったオイルよりも上方に位置している。そのため、オイル溜まり１８のオイルが不足した場合には、オイル溜まり１６のオイルが、連通管６０を通じて自動的に供給される。したがって、オイル溜まり１８のオイルが不足してしまうことを防止することができる。そのため、動力回収機構７の潤滑やシールを好適に行うことができ、冷凍サイクル装置１の信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態では、密閉容器１１と密閉容器１７とは、密閉容器１１のオイル溜まり１６に溜められるオイルの油面ＯＬが、動力回収機構７よりも上方に位置する様に配置されている。そのため、オイル溜まり１８内のオイルが減少した場合であっても、動力回収機構７が常にオイルに浸漬する様に、オイル溜まり１６からオイルが補給される。これにより、動力回収機構７に確実にオイルを供給することができる。
また、密閉容器１１は密閉容器１７の上端よりも高い位置に配置されている。そのため、密閉容器１７においてオイルが不足した場合に、密閉容器１１から密閉容器１７にオイルを迅速かつ確実に供給することができる。
また、本流体機械１０によれば、密閉容器１１，１７を上記のように配置し、連通管６０を付加するという簡単な構成により、オイル溜まり１８におけるオイルの不足を防止することができる。そのため、密閉容器１１の内部構造に大幅な設計変更等を施すことなく、既存の圧縮機等を流用することが可能である。したがって、本実施形態によれば、上述の効果を奏する流体機械１０を低コストで実現することができる。
なお、本実施形態では、動力回収手段５により動力が回収され、回収された動力は副圧縮機２の動力として利用される。このため、高いエネルギー効率が実現されている。具体的に、図７を用いて説明すると、動力回収手段５では、冷媒から（ｈＤ−ｈＥ）に相当するエンタルピー差に相当するエネルギーが動力として回収される。おおよそのところ、この回収されたエンタルピー（ｈＤ−ｈＥ）に、動力回収手段５の効率ηexpと副圧縮機２の効率ηpumpとを乗じて得られるエンタルピーηexp・ηpump（ｈＤ−ｈＥ）＝（ｈＢ−ｈＡ）に相当するエネルギーが、副圧縮機２によって冷媒に与えられる。その結果、冷媒は、図７に示す点Ａから点Ｂまで昇圧される。
例えば、副圧縮機２が配置されていない冷凍サイクル装置では、主圧縮機３が蒸発器６の出口側の点Ａから放熱器４の入口側の点Ｃまで冷媒を圧縮する。それに対して、動力回収手段５に接続された副圧縮機２が設けられた本実施形態の冷凍サイクル装置１では、副圧縮機２から吐出されることによって、冷媒は点Ａから点Ｂまで昇圧される。このため、主圧縮機３は、冷媒を点Ｂから点Ｃまで圧縮すればよい。したがって、主圧縮機３の仕事量を（ｈＢ−ｈＡ）に相当するエネルギー分だけ減らすことができる。その結果、冷凍サイクル装置１のＣＯＰを向上させることができる。
また、本流体機械１０では、内部に主圧縮機３が設けられた密閉容器１１は、内部に動力回収機構７が設けられた密閉容器１７の上側に配置されている。つまり、密閉容器１１と密閉容器１７とは上下に配置されている。そのため、密閉容器１１のオイル溜まり１６に溜められるオイルの油面ＯＬが動力回収機構７よりも上方に位置する様に配置しつつ、両密閉容器１１，１７をコンパクトに配置することができる。
また、本実施形態によれば、密閉容器１１と密閉容器１７とを上下に積み重ねることによって、主圧縮機３と動力回収手段５と副圧縮機２とを備える単一の流体機械１０が構成されている。そのため、密閉容器１１の内部構造を何ら変更することなく、単独の圧縮機として通常用いられるものを、そのまま流用することができる。すなわち、従来の圧縮機を設計変更することなく流用することが可能である。したがって、本流体機械１０は、設計および量産が容易である。
また、本流体機械１０の連通管６０は、密閉容器１７の上側に固定された密閉容器１１の底部を形成する下シェル１１ｃと、密閉容器１７の上部を形成する上シェル１７ｂとに架け渡されている。これにより、オイル溜まり１６とオイル溜まり１８とを連通させる連通管６０を短く形成することができる。そのため、オイル溜まり１６，１８間におけるオイルの移動が円滑になり、オイルの過不足をより迅速に解消することができる。また、連通管６０を容易に形成することができるため、流体機械１０および冷凍サイクル装置１の低コスト化を実現することができる。なお、本発明に係る連通路は、連通管６０により形成されることに限定されない。例えば、連通管６０を設けず、密閉容器１１の底部と密閉容器１７の上部に孔を設け、これらの孔により連通路を形成してもよい。
また、本流体機械１０の密閉容器１１と密閉容器１７とは、接合部材１９によって一体的に接合されている。これにより、密閉容器１１と密閉容器１７との接合の強度が高くなる。したがって、信頼性の高い冷凍サイクル装置１を得ることができる。
また、本流体機械１０の密閉容器１１と密閉容器１７とは、外径が略等しい。具体的には、密閉容器１１の胴シェル１１ａと密閉容器１７の胴シェル１７ａとの外径が略等しくなる様に形成されている。このことにより、安定した状態で両容器を設置することができる。また、外径が揃っていることにより、密閉容器１１，１７を接合する接合部材１９を複雑な形状にしなくてよい。そのため、密閉容器１１と密閉容器１７とをより強固に接合することができる。したがって、信頼性の高い冷凍サイクル装置１を提供することができる。
また、本流体機械１０の接合部材１９は、内径が密閉容器１１，１７の外径と略等しい略円筒形状に形成されている。このことにより、円筒形状の接合部材１９の上部に密閉容器１１を嵌め込み、下部に密閉容器１７を嵌め込むことにより、両密閉容器１１，１７を容易に接合することができる。また、密閉容器１１，１７に係合部を設けることなく接合部材１９により密閉容器１１，１７を接合させることができるため、従来用いていた既存の密閉容器を設計変更することなく用いることができる。また、接合の強度が増し、安定的に接合することができるため、信頼性の高い冷凍サイクル装置１を提供することができる。
また、本流体機械１０の接合部材１９は、密閉容器１１，１７よりも熱伝導率の低い材料により構成されている。そのため、接合部材１９によって、密閉容器１１と密閉容器１７との間の熱移動を抑制することができる。
また、本流体機械１０の密閉容器１１の下シェル１１ｃと密閉容器１７の上シェル１７ｂとは接している。そのため、当該接触部分に連通管６０を設けることにより、連通管６０の長さを短くできる。そのため、オイル溜まり１６，１８間におけるオイルの移動が円滑になり、オイルの過不足をより効果的に解消することができる。また、連通管６０を容易に形成することができるため、流体機械１０および冷凍サイクル装置１の低コスト化を促進することができる。
また、本流体機械１０によれば、密閉容器１７の上部を形成する上シェル１７ｂと、当該上シェル１７ｂ上に固定される密閉容器１１の底部を形成する下シェル１１ｃとは、耐圧設計の観点から、それぞれ外側に凸状のドーム型形状に形成されている。そのため、密閉容器１１と密閉容器１７とを上下に配置して接合部材１９で接合すると、密閉容器１１の下シェル１１ｃの半径方向中央部と密閉容器１７の上シェル１７ｂの半径方向中央部とが接することとなる。なお、下シェル１１ｃと上シェル１７ｂとは、当該接触部分以外の部分では接触しない。これにより、下シェル１１ｃと上シェル１７ｂとの間には、隙間空間６１が形成される。この隙間空間６１は断熱層となる。そのため、本流体機械１０によれば、密閉容器１１，１７間における熱移動量を低減することができる。
なお、下シェル１１ｃおよび上シェル１７ｂの形状はこれに限られない。また、図８に示すように、密閉容器１１と密閉容器１７とは、互いに接することなく接合部材１９により接合されていてもよい。すなわち、密閉容器１１の底部と密閉容器１７と上部との間に隙間が設けられていてもよい。このような場合においても、密閉容器１１と密閉容器１７との間の隙間空間が断熱層となり、密閉容器１１，１７間における熱移動量を低減させることができる。
また、本実施形態では、主圧縮機３からの冷媒は、密閉容器１１の内部空間１１ｅへと吐出され、密閉容器１１内において、冷媒からオイルが分離される。分離されたオイルは、再びオイル溜まり１６に戻る。このように、冷媒に混入したオイルは、密閉容器１１内にて冷媒から分離されてオイル溜まり１６に戻るため、オイル溜まり１６に溜められたオイルの減少が抑制される。一方、副圧縮機２からの冷媒は、密閉容器１７内には吐出されずに連絡管７０を介して主圧縮機３に導かれる。そのため、密閉容器１７内において冷媒中に溶け込んだオイルは、密閉容器１１内へ導かれることとなる。その結果、オイル溜まり１６内のオイルの減少は抑制されるが、オイル溜まり１８に溜められるオイルは減少し易くなる。したがって、前述の効果、すなわち、動力回収機構７にオイルを安定的に供給できるという効果が、より顕著に発揮される。
また、図２では、水力直径が全長よりも小さい連通管６０が示されているが、連通管６０は、水力直径が全長よりも大きくなる様に形成されていてもよい。このように形成することにより、連通管６０内でのオイルの流動抵抗を減少させることができる。したがって、密閉容器１１，１７間におけるオイルの移動が円滑になり、オイルの過不足を迅速に解消することができる。
また、本実施形態では、密閉容器１７内において、副圧縮機２が比較的高温の主圧縮機３寄りに配置されており、比較的低温の動力回収手段５は、副圧縮機２よりも主圧縮機３から離れた位置に配置されている。そのため、圧縮機３から動力回収手段５への熱移動をより防止することができる。そのため、冷凍サイクル装置１のＣＯＰの低下を防止することができる。
なお、動力回収手段５とは異なり、副圧縮機２は多少温度上昇しても大きな問題はない。主圧縮機３から副圧縮機２へ熱移動が生じると、主圧縮機３において冷媒に付与されるエネルギーがそれだけ低下するものの、副圧縮機２へ移動した熱量分だけ、副圧縮機２から吐出される冷媒の温度が上昇する。言い換えれば、主圧縮機３において冷媒に付与されるエネルギーは減少するものの、副圧縮機２において冷媒に付与されるエネルギーは増大し、主圧縮機３に、より高温の冷媒が供給されることとなる。つまり、主圧縮機３から副圧縮機２へ熱移動が生じても、主圧縮機３が冷媒に付与するエネルギーの減少分が、副圧縮機２が冷媒に付与するエネルギーの増加分によって実質的に相殺されるため、冷凍サイクル装置１のＣＯＰは、それほど低下しない。
なお、本実施形態では、副圧縮機２および動力回収手段５がそれぞれ流体圧モータである例について説明したが、副圧縮機２および動力回収手段５のそれぞれが、吸入した冷媒を圧縮または膨張させる工程を行った後に冷媒を吐出するものであってもよい。しかし、副圧縮機２を流体圧モータとすることで、摺動損失や過圧縮損失等を低減することができ、また、動力回収手段５を流体圧モータとすることで、摺動損失や過膨張損失等を低減することができる。
また、流体圧モータは、上記圧縮工程が行われる圧縮機や膨張工程が行われる膨張機と比較して、シンプルな構成を有する。したがって、副圧縮機２および動力回収手段５を流体圧モータとすることで、流体機械１０の構成をより簡素化すると共に小型化することができる。その結果、冷凍サイクル装置１のさらなる簡素化、小型化および低コスト化を図ることができる。なお、構成の簡素化、小型化および低コスト化の観点から、副圧縮機２および動力回収手段５は、それぞれロータリ型の流体圧モータであることが特に好ましい。
このように、動力回収機構７を小型化することで、オイル溜まり１８の容量を小さくすることも可能となる。それにより、オイル溜まり１８に溜められるオイルの量も少なくすることができる。よって、動力回収機構７へより確実にオイルを供給することができる。
また、副圧縮機２および動力回収手段５のそれぞれを流体圧モータで構成することによって、動力回収手段５による回収トルクの波形および副圧縮機２の負荷トルクの波形の両方を、シャフト１２の回転角３６０°を一周期とした略正弦波状にすることができる。その結果、シャフト１２が減速せずにスムーズに回転する。よって、エネルギーの回収効率を向上させることができる。また、冷凍サイクル装置１における振動および騒音の発生を抑制することができる。
具体的に、動力回収手段５の第１ピストン２１が上死点に位置するタイミングと、副圧縮機２の第２ピストン４１が上死点に位置するタイミングとを同期させることにより、負荷トルクの波形と、回収トルクの波形とを相互にあわせることができる。言い換えれば、シャフト１２のどのような回転角においても、負荷トルクと回収トルクとの比率が、実質的に一定となる。したがって、シャフトの回転速度ムラを抑制することができる。その結果、冷凍サイクル装置１のエネルギー効率をより向上させることができる。また、シャフトの回転速度ムラを抑制できるので、冷凍サイクル装置１の振動および騒音を抑制することもできる。
より具体的に、本実施形態では、シャフト１２に対して第１仕切部材２４が配置された方向と、シャフト１２に対して第２仕切部材４４が配置された方向とを相互に略同一にすると共に、第１ピストン２１の第１シリンダ２２の中心軸に対する偏心方向と、第２ピストン４１の第２シリンダ４２の中心軸に対する偏心方向とも相互に略同一にすることによって、動力回収手段５の第１ピストン２１が上死点に位置するタイミングと、副圧縮機２の第２ピストン４１が上死点に位置するタイミングとを同期させている。このようにすることによって、流体機械１０の製造が容易になる。
また、第１ピストン２１の第１シリンダ２２の中心軸に対する偏心方向と、第２ピストン４１の第２シリンダ４２の中心軸に対する偏心方向とも相互に略同一にすることによって、シャフト１２と、そのシャフト１２を軸支する第２閉塞部材１３および第３閉塞部材１４との間の摩擦力を低減することができる。
詳細には、動力回収手段５の第１ピストン２１には、比較的高圧の吸入作動室２３ａから比較的低圧の吐出作動室２３ｂの方向に向かう差圧力が作用する。同様に、副圧縮機２の第２ピストン４１には、比較的高圧の吐出作動室４３ｂから比較的低圧の吸入作動室４３ａに向かう差圧力が作用する。これらの差圧力は、偏心部１２ｂ、１２ｃを介してシャフト１２を押し、シャフト１２を軸支する第２閉塞部材１３および第３閉塞部材１４の軸受部に作用する。その結果、シャフト１２に対して回転阻害力が生じ、シャフト１２の摩耗、軸受部の摩耗が促進される。それに対して、本実施形態では、第１ピストン２１と第２ピストン４１とで、差圧力の向きが互いに反対方向となっている。このため、第１ピストン２１と第２ピストン４１との間で、差圧力が相殺する。その結果、シャフト１２と、第２閉塞部材１３および第３閉塞部材１４との間の摩擦力を低減することができる。よって、シャフト１２を回転させるために必要な動力を低減することができ、エネルギー回収を向上させることができる。また、シャフト１２と、第２閉塞部材１３および第３閉塞部材１４との摩耗も抑制することができる。
また、本流体機械１０の主圧縮機３は、オイル溜まり１６よりも上方に設けられており、オイル溜まり１６のオイルに浸漬されていない。そのため、オイル溜まり１６内のオイルが主圧縮機３によって加熱されることが抑制される。これにより、連通管６０を通じてオイル溜まり１８に供給される前のオイルの温度上昇を抑制することができるので、連通管６０を介してオイル溜まり１８内のオイルが加熱されることも抑制でき、主圧縮機３から動力回収手段５への熱移動量を低減させることができる。したがって、冷凍サイクル装置１のＣＯＰの低下を防止することができる。
なお、冷媒として二酸化炭素を用いた場合は、放熱器４における圧力と、蒸発器６における圧力との差が比較的大きくなる。このため、二酸化炭素を冷媒として用いる場合は、本実施形態のように、放熱器４と蒸発器６との間に動力回収手段５を配置することで、比較的大きなエネルギー回収が可能となり、より高いエネルギー効率を実現することができる。
《変形例１》
上記実施形態では、連通管６０の開口部６０ａは、シャフト３８の径方向に関して、シャフト３８の中心軸Ｍの真下の位置に配置されている例について説明した。しかし、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図９，１０に示すように、開口部６０ａは、シャフト３８の径方向において、シャフト３８の中心軸Ｍからずれた位置に配置されていてもよい。オイル溜まり１６内において、シャフト３８の中心軸Ｍ付近では対流が大きくなる。図１０に示すように、オイルポンプ７２等（図１０参照）が設けられている場合には、特に対流が大きくなる。このような対流が開口部６０ａの真上で発生すると、比較的高温のオイル溜まり１６から比較的低温のオイル溜まり１８への熱移動が促進されるおそれがある。しかし、本変形例の構成によれば、開口部６０ａは中心軸Ｍからずれた位置に配置される。そのため、シャフト３８やオイルポンプ７２によって生じる対流による影響を抑制することができる。したがって、このような構成によれば、冷凍サイクル装置１のＣＯＰの低下を防止することができる。
《変形例２》
上記実施形態および変形例１では、密閉容器１１と密閉容器１７とが直に接している場合について説明した。しかし、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図９に示すように、密閉容器１１と密閉容器１７との間に断熱材６２を設けてもよい。このような構成によれば、密閉容器１１，１７間における熱移動をさらに低減させることができる。また、上記実施形態および変形例１のように、密閉容器１１の下シェル１１ｃと密閉容器１７の上シェル１７ｂとが沿わない形状である場合、断熱材６２を挟むことにより、密閉容器１１，１７をより安定的に接合することができる。
《変形例３》
上記実施形態および変形例１，２では、オイル供給部としてのオイルポンプ７２を用いて主圧縮機３にオイルを供給する例について説明した。しかし、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、オイルポンプ７２を設けず、主圧縮機８１を電動機８よりもオイル溜まり１６寄りに配置し、主圧縮機８１をオイル溜まり１６に直接浸漬することで、主圧縮機８１にオイルを供給するようにしてもよい。この場合、オイルポンプが不要となるので、オイルポンプによって生じるオイル溜まり１６におけるオイルの対流を防止することができる。そのため、オイル溜まり１６の対流に起因する密閉容器１１から密閉容器１７への熱移動を防止することができる。なお、主圧縮機８１をオイル溜まり１６に直接浸漬する場合は、主圧縮機８１をロータリ型の圧縮機とすることが好ましい。
《変形例４》
上記実施形態および変形例１〜３では、連通管６０が一つだけ設けられた例について説明した。しかし、本発明は、この構成に限定されない。連通管６０を複数備えていてもよく、例えば、図１０に示すように、連通管６０を２つ備えていてもよい。
ところで、動力回収機構７はオイル溜まり１８に溜められるオイルに浸漬されている。そのため、動力回収機構７の回転により、オイル溜まり１８内のオイルは撹拌される。これにより、オイル溜まり１８のオイルに溶け込んだ冷媒は発泡することがある。このような状況下において、連通管６０が一つしかないと、例えば、密閉容器１１から密閉容器１７へオイルが供給される場合、オイル溜まり１８内において発泡した冷媒を密閉容器１１に戻すことができない。そのため、密閉容器１７に冷媒が溜まり、潤滑不良となることがある。
しかし、本変形例のように、連通管６０が複数設けられている場合、例えば、一つの連通管６０を介して密閉容器１１から密閉容器１７にオイルを供給すると共に、他の連通管６０を介して、密閉容器１７内で発泡した冷媒を密閉容器１１内に戻すことが可能となる。これにより、冷媒の潤滑不良を解消することができる。したがって、冷凍サイクル装置１の信頼性を向上させることができる。
《変形例５》
上記実施形態および変形例１〜４では、密閉容器１１の底部を形成する下シェル１１ｃと密閉容器１７の上部を形成する上シェル１７ｂとが、それぞれ外側に凸なドーム型形状に形成されている場合について説明した。しかし、本発明は、この構成に限定されるものではない。下シェル１１ｃと上シェル１７ｂとは、互いに沿う様な形状に形成されていてもよい。下シェル１１ｃと上シェル１７ｂとは、例えば、図１０に示すように、互いに平らな表面を有し、当該表面を接触させた上で、接合部材１９により接合されることとしてもよい。このように、下シェル１１ｃと上シェル１７ｂとが沿う様に配置されることにより、密閉容器１１と密閉容器１７とを安定的に接合することができる。したがって、このような構成によれば、冷凍サイクル装置１の信頼性を向上させることができる。
《変形例６》
上記実施形態および変形例１〜５では、密閉容器１１と密閉容器１７とが上下方向に接合される場合について説明した。しかし、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、密閉容器１１と密閉容器１７とは接合されず、水平方向に並べて配置されていてもよい。この場合、密閉容器１１と密閉容器１７とを、オイル溜まり１６に溜められるオイルの油面ＯＬが、動力回収機構７よりも上方に位置する様に配置することが好ましい。このように配置し、オイル溜まり１６，１８を連通管６０で連通させることにより、上記実施形態および変形例１〜６と同様の効果を奏することができる。
《変形例７》
変形例７は、変形例６の連通管６０に、図１２に示す絞り機構６４を設けたものである。本変形例によれば、絞り機構６４により、密閉容器１１内の圧力と密閉容器１７内の圧力とを調整することができる。具体的には、この絞り機構６４により、密閉容器１７内の圧力が密閉容器１１内の圧力未満となる様に調整することができる。これにより、背面空間５５（図４参照）の圧力上昇を抑制することができる。したがって、第２仕切部材４４と第２ピストン４１との間に過剰な圧力が付加されず、第２仕切部材４４と第２ピストン４１との摩耗を抑制することができる。
《その他の変形例》
冷媒回路９には、高圧側において超臨界圧力とならない冷媒が充填されていてもよい。具体的に、冷媒回路９には、例えば、フロン系冷媒が充填されていてもよい。
上記実施形態および変形例では、冷媒回路９が、主圧縮機３と、放熱器４と、動力回収手段５と、蒸発器６と、副圧縮機２とにより構成されている例について説明したが、冷媒回路９は、上記構成要素以外の構成要素をさらに有するものであってもよい。
《本明細書における用語等の定義》
本明細書において、「オイル」には、鉱油のみならず合成油も含まれる。
「流体圧モータ」とは、冷媒を吸入する吸入工程と、冷媒を吐出する吐出工程とを実質的に連続して行うものをいう。具体的に、流体圧モータでは、冷媒の吸入経路と吐出経路とが同時に閉じられる期間が実質的にない。言い換えれば、流体圧モータは、実質的に全期間にわたって冷媒の吸入経路と吐出経路とのうち少なくとも一方が開放されている。ここで、「吸入経路と吐出経路とが同時に閉じられる期間が実質的にない」とは、トルク変動が生じない程度において瞬間的に吸入経路と吐出経路とが同時に閉じられることを含む概念である。
一方、「膨張機」とは、冷媒を吸入する吸入工程と、吸入した冷媒を膨張させる膨張工程と、膨張した冷媒を吐出する吐出工程とを行うものをいう。つまり、「膨張機」は、吸入工程終了後、一旦作動室を孤立させ、その孤立した作動室で冷媒を膨張させた後に、作動室から冷媒を吐出するものである。
本発明は、流体機械および冷凍サイクル装置に有用である。
実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図 実施形態における流体機械の断面図 図１におけるIII−III矢視図 図１におけるIV-IV矢視図 動力回収手段の動作原理図 副圧縮機の動作原理図 冷凍サイクルのモリエル線図 変形例における流体機械の断面図 変形例における流体機械の断面図 変形例における流体機械の断面図 変形例における流体機械の断面図 変形例における流体機械の断面図
符号の説明
１ 冷凍サイクル装置
２ 副圧縮機
３、８１ 主圧縮機
５ 動力回収手段
７ 動力回収機構
８ 電動機（回転電動機）
１０ 流体機械
１１ 密閉容器（第１密閉容器）
１１ｃ 下シェル（底部）
１６ オイル溜まり（第１オイル溜まり）
１７ 密閉容器（第２密閉容器）
１７ｂ 上シェル（上部）
１８ オイル溜まり（第２オイル溜まり）
１９ 接合部材
３８ シャフト（主圧縮機用シャフト）
６０ 連通管（連通路）
６０ａ 開口部
６１ 隙間空間
６２ 断熱材
６４ 絞り機構
Ｍ 軸

Claims (3)

  1. オイルが溜められる第１オイル溜まりが形成される第１密閉容器と、
    前記第１密閉容器内に配置され、前記第１オイル溜まりに溜められるオイルが供給されると共に、作動流体を圧縮する主圧縮機と、
    前記第１密閉容器内において、前記第１オイル溜まりの上方に配置され、回転子と固定子とを含む回転電動機と、
    前記回転電動機によって前記主圧縮機が駆動されるように、前記主圧縮機と前記回転電動機とを連結する主圧縮機用シャフトと、
    オイルが溜められる第２オイル溜まりが形成される第２密閉容器と、
    前記第２オイル溜まりに溜められるオイルによって潤滑されかつ前記作動流体から動力を回収する動力回収手段と、前記第２オイル溜まりに溜められるオイルによって潤滑されると共に前記動力回収手段により駆動され、前記作動流体を圧縮して前記主圧縮機側に吐出する副圧縮機とを有し、前記第２密閉容器内に配置された動力回収機構と、
    前記第１オイル溜まりと前記第２オイル溜まりとを連通させる連通路と、を備え、
    前記連通路は、前記第１密閉容器の底部と前記第２密閉容器の上部とに架け渡され、前記連通路の前記第１オイル溜まりの開口部は、前記主圧縮機用シャフトの径方向に関して、前記主圧縮機用シャフトの中心軸の真下の位置に配置されており、
    前記第１密閉容器の底部を前記第２密閉容器の上部より上側に配置することで、前記第１オイル溜まりに溜められるオイルの油面が、前記動力回収機構の最上部よりも上方に位置するように配置されている、流体機械。
  2. 請求項１に記載の流体機械を備えた冷凍サイクル装置。
  3. 請求項２に記載の冷凍サイクル装置において、
    前記作動流体が二酸化炭素である、冷凍サイクル装置。
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