(57)【要約】【課題】２シリンダ式の膨張機において流体室内への冷凍機油の漏れ量を低減すること。【解決手段】圧縮機ケーシング内の高圧の冷凍機油が流入する給油用配管（91）を備えている。膨張機（30）の膨張機構（31）には、高圧側の第１ロータリ機構部（70）および低圧側の第２ロータリ機構部（80）のそれぞれの潤滑部に冷凍機油を供給するもので、互いに遮断された高圧側給油通路（93）および低圧側給油通路（102）が形成されている。給油用配管（91）の流出端は、高圧側給油通路（93）に繋がる高圧側分岐配管（91a）と、低圧側給油通路（102）に繋がる低圧側分岐配管（91b）とに分岐している。低圧側分岐配管（91b）には、冷凍機油を減圧するための油減圧手段（92）が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉状のケーシング（34）と、該ケーシング（34）に収容された高圧側膨張機構部（70）および低圧側膨張機構部（80）とを有し、上記ケーシング（34）外から冷媒が上記高圧側膨張機構部（70）の流体室（72）および上記低圧側膨張機構部（80）の流体室（82）の順に流通して膨張し、該低圧側の流体室（82）から上記ケーシング（34）外へ流出する膨張機（30）を備え、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、
上記膨張機構部（70,80）の潤滑部に冷凍機油を供給する給油手段（90）とを備えている冷凍装置であって、
上記給油手段（90）は、上記冷媒回路（11）内に存在する高圧の冷凍機油をその高圧状態で上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部に供給し、上記高圧の冷凍機油よりも低い圧力の冷凍機油を上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に供給するように構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記給油手段（90）は、上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部に供給される上記高圧の冷凍機油を減圧して上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に供給するように構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記膨張機（30）は、上記高圧側膨張機構部（70）および低圧側膨張機構部（80）を有する膨張機構（31）を上記ケーシング（34）内に備え、
上記給油手段（90）は、
それぞれ上記膨張機構（31）内に形成され且つ互いに遮断され、上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部および上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に冷凍機油を供給する高圧側給油通路（93）および低圧側給油通路（102）を備えると共に、
流入端が上記冷媒回路（11）内に存在する高圧の冷凍機油に連通し、流出端が分岐して上記高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）とに連通する給油用配管（91）と、上記低圧側給油通路（102）に連通する上記給油用配管（91）の分岐配管（91b）に設けられ、冷凍機油を減圧する油減圧手段（92）とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項２において、
上記膨張機（30）は、上記高圧側膨張機構部（70）および低圧側膨張機構部（80）を有する膨張機構（31）を上記ケーシング（34）内に備え、
上記給油手段（90）は、
それぞれ上記膨張機構（31）内に形成され且つ互いに連通し、上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部および上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に冷凍機油を供給する高圧側給油通路（93）および低圧側給油通路（102）を備えると共に、
流入端が上記冷媒回路（11）内に存在する高圧の冷凍機油に連通し、流出端が上記高圧側給油通路（93）に連通する給油用配管（91）と、上記高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）との連通部に設けられ、冷凍機油を減圧する油減圧手段（130）とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１において、
上記膨張機（30）は、上記高圧側膨張機構部（70）および低圧側膨張機構部（80）を有する膨張機構（31）と、該膨張機構（31）の外部に貯留された冷凍機油の油溜まり（37）とを上記ケーシング（34）内に備え、
上記給油手段（90）は、上記油溜り（37）の冷凍機油を上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部に供給される上記高圧の冷凍機油の圧力よりも低い供給圧力で上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に供給するように構成されたポンプ（160）を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項５において、
上記膨張機構（31）は、上記ケーシング（34）内に収容され且つ上記高圧側膨張機構部（70）および低圧側膨張機構部（80）に係合し、上記流体室（72,82）で冷媒が膨張することによって回転駆動される出力軸（40）を備え、
上記給油手段（90）は、
それぞれ上記膨張機構（31）内に形成され且つ互いに遮断され、上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部および上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に冷凍機油を供給する高圧側給油通路（93）および低圧側給油通路（102）を備えると共に、流入端が上記冷媒回路（11）内に存在する高圧の冷凍機油に連通し、流出端が上記高圧側給油通路（93）に連通する給油用配管（141）を備え、
上記ポンプ（160）が、上記出力軸（40）の端部に連結され且つ上記油溜まり（37）の冷凍機油に浸漬し、該冷凍機油を上記出力軸（40）内に形成された上記低圧側給油通路（102）の軸内主通路（151）に供給するように構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
請求項３、４または６において、
上記冷媒回路（11）の圧縮機（20）は、密閉状のケーシング（24）と、該ケーシング（24）内に収容され、吸入した冷媒を圧縮して該ケーシング（24）内へ吐出する圧縮機構（21）と、上記ケーシング（24）内に貯留され上記圧縮機構（21）へ供給される冷凍機油の油溜まり（27）とを備え、
上記給油用配管（91,141）の流入端は、上記圧縮機（20）のケーシング（24）に接続され上記油溜まり（27）の冷凍機油に連通している
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項８】
請求項３、４または６において、
上記冷媒回路（11）は、上記圧縮機（20）の吐出側から上記膨張機（30）の流入側までの高圧ラインに設けられ、冷媒から冷凍機油を分離して貯留する油分離器（112）を備え、
上記給油用配管（91,141）の流入端は、上記油分離器（112）に接続され該油分離器（112）の冷凍機油に連通している
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項９】
請求項６において、
上記冷媒回路（11）は、蒸発器（14,15）と上記膨張機（30）の流出側との間の配管に設けられ、ガス冷媒と液冷媒とを分離して該液冷媒を上記蒸発器（14,15）側へ流出させる気液分離器（161）と、該気液分離器（161）の気層空間と上記膨張機（30）のケーシング（34）内とを連通させる連通配管（162）とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項１０】
請求項３、４または６において、
上記膨張機（30）のケーシング（34）内に収容され、上記膨張機構（31）の出力軸（40）に連結されて上記膨張機構（31）により駆動される発電機（33）を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膨張機を有し蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧縮機と膨張機を備え、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置として、冷媒回路内に存在する高圧の冷凍機油を膨張機の膨張機構へ直に供給して該膨張機構の潤滑を行うものが例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１の冷凍装置では、圧縮機がいわゆる密閉式高圧ドーム型に構成されている。つまり、この圧縮機は、密閉状のケーシング内に圧縮機構が収容され、冷媒がケーシング外から圧縮機構へ直に吸入されると共に該圧縮機構で圧縮された高圧冷媒がケーシング内へ吐出される。一方、冷凍装置の膨張機は、密閉状のケーシング内に膨張機構が収容され、冷媒がケーシング外から膨張機構へ直に流入すると共に該膨張機構から膨張後の冷媒がケーシング外へ直に流出する。
【０００４】
また、この冷凍装置の圧縮機では、圧縮機構へ供給する冷凍機油がケーシング内の底部に貯留されている。そして、圧縮機のケーシングと膨張機の膨張機構とが給油用配管で接続され、圧縮機のケーシング内の冷凍機油が給油用配管を通じて膨張機構へ直に供給される。これにより、膨張機構の潤滑が行われる。
【特許文献１】特開２００８−２２４０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した膨張機の潤滑方法では、上記特許文献１にも開示されているような膨張機構が２シリンダ式の場合、膨張機において冷媒の熱ロス等が顕著に発生するという問題があった。この点について以下に説明する。
【０００６】
上記特許文献１に開示されているように、２シリンダ式の膨張機構では、高圧冷媒が先ず第１シリンダに流入し、その後第２シリンダに流入して流出する。ここで、第１シリンダに流入した高圧冷媒は膨張しながら第２シリンダに流入し、その膨張後の低圧冷媒が第２シリンダから流出する。したがって、このような膨張機構では、第１シリンダを含む第１膨張機構部（第１ロータリ機構部）が比較的高圧となり、第２シリンダを含む第２膨張機構部（第２ロータリ機構部）が比較的低圧となる。即ち、第２膨張機構部は第１膨張機構部よりも低圧雰囲気となる。一方、上述したように、圧縮機のケーシング内は吐出冷媒で満たされるため、そのケーシング内に貯留されている冷凍機油は高温高圧となる。
【０００７】
そうすると、２シリンダ式の膨張機構において、供給された高温高圧の冷凍機油と第１膨張機構部との間ではそれほど圧力差は生じないが、高温高圧の冷凍機油と第２膨張機構部との間では圧力差が生じる。つまり、低圧側の第２膨張機構部では、第２シリンダ内よりも冷凍機油の方が圧力が高くなる。したがって、第２膨張機構部は、供給された冷凍機油が圧力差によって第２シリンダ内へ多量に漏れ出てしまう。そうすると、冷凍機油が高温であるため、シリンダ内の冷媒が加熱されて熱ロスが生じてしまう。また、シリンダ内へ漏れ出た冷凍機油が膨張機から流出して蒸発器の伝熱管に付着すると、蒸発器における伝熱効率が低下して冷却能力が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒が順に流通して膨張する２つの膨張機構部を有する膨張機が備えられた冷凍装置において、膨張機構部のシリンダ内への冷凍機油の漏れ量を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、低圧側の膨張機構部の潤滑部に対する冷凍機油の供給圧力を高圧側の膨張機構部に対する冷凍機油の供給圧力よりも低くするようにした。
【００１０】
具体的に、第１の発明は、密閉状のケーシング（34）と、該ケーシング（34）に収容された高圧側膨張機構部（70）および低圧側膨張機構部（80）とを有し、上記ケーシング（34）外から冷媒が上記高圧側膨張機構部（70）の流体室（72）および上記低圧側膨張機構部（80）の流体室（82）の順に流通して膨張し、該低圧側の流体室（82）から上記ケーシング（34）外へ流出する膨張機（30）を備え、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、上記膨張機構部（70,80）の潤滑部に冷凍機油を供給する給油手段（90）とを備えている冷凍装置を前提としている。そして、上記給油手段（90）は、上記冷媒回路（11）内に存在する高圧の冷凍機油をその高圧状態で上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部に供給し、上記高圧の冷凍機油よりも低い圧力の冷凍機油を上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に供給するように構成されているものである。
【００１１】
上記第１の発明では、高圧側膨張機構部（70）の流体室（72）では膨張前の高圧冷媒が流入する一方、低圧側膨張機構部（80）の流体室（82）では膨張後の低圧冷媒が流出する。そのため、高圧側膨張機構部（70）の流体室（72）の内圧は比較的高圧状態となり、低圧側膨張機構部（80）の流体室（82）の内圧は比較的低圧状態となる。そして、高圧側膨張機構部（70）では、潤滑部に高圧の冷凍機油が供給されるため、流体室（72）と供給された冷凍機油との圧力差が小さい。よって、高圧側膨張機構部（70）では、流体室（72）への冷凍機油の漏れ量が少ない。低圧側膨張機構部（80）では、潤滑部に上記高圧の冷凍機油よりも低い圧力の冷凍機油が供給される。そのため、低圧側膨張機構部（80）では、流体室（82）と供給された冷凍機油との圧力差が従来に比べて小さくなる。よって、低圧側膨張機構部（80）において流体室（82）への冷凍機油の漏れ量が少なくなる。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記給油手段（90）は、上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部に供給される上記高圧の冷凍機油を減圧して上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に供給するように構成されているものである。
【００１３】
上記第２の発明では、低圧側膨張機構部（80）に対して、高圧側膨張機構部（70）に供給する冷凍機油が減圧されてから供給される。つまり、高圧側膨張機構部（70）および低圧側膨張機構部（80）は、冷凍機油の供給元が同じである。
【００１４】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記膨張機（30）は、上記高圧側膨張機構部（70）および低圧側膨張機構部（80）を有する膨張機構（31）を上記ケーシング（34）内に備えている。そして、上記給油手段（90）は、それぞれ上記膨張機構（31）内に形成され且つ互いに遮断され、上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部および上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に冷凍機油を供給する高圧側給油通路（93）および低圧側給油通路（102）を備えると共に、流入端が上記冷媒回路（11）内に存在する高圧の冷凍機油に連通し、流出端が分岐して上記高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）とに連通する給油用配管（91）と、上記低圧側給油通路（102）に連通する上記給油用配管（91）の分岐配管（91b）に設けられ、冷凍機油を減圧する油減圧手段（92）とを備えているものである。
【００１５】
上記第３の発明では、給油用配管（91）に流入した高圧の冷凍機油の一部は高圧状態のまま高圧側給油通路（93）へ流入し、残りの冷凍機油は油減圧手段（92）で減圧された後に低圧側給油通路（102）へ流入する。高圧側給油通路（93）へ流入した高圧の冷凍機油は高圧側膨張機構部（70）の潤滑部に供給され、低圧側給油通路（102）へ流入した比較的低圧の冷凍機油は低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に供給される。
【００１６】
第４の発明は、上記第２の発明において、上記膨張機（30）は、上記高圧側膨張機構部（70）および低圧側膨張機構部（80）を有する膨張機構（31）を上記ケーシング（34）内に備えている。そして、上記給油手段（90）は、それぞれ上記膨張機構（31）内に形成され且つ互いに連通し、上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部および上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に冷凍機油を供給する高圧側給油通路（93）および低圧側給油通路（102）を備えると共に、流入端が上記冷媒回路（11）内に存在する高圧の冷凍機油に連通し、流出端が上記高圧側給油通路（93）に連通する給油用配管（91）と、上記高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）との連通部に設けられ、冷凍機油を減圧する油減圧手段（130）とを備えているものである。
【００１７】
上記第４の発明では、給油用配管（91）に流入した高圧の冷凍機油は、先ず、高圧側給油通路（93）へ流入し、その一部が高圧側膨張機構部（70）の潤滑部に供給される。一方、高圧側給油通路（93）に流入した高圧の冷凍機油の残りは、連通部を通じて低圧側給油通路（102）へ流入する。連通部を通る際、高圧の冷凍機油は油減圧手段（130）で減圧されて比較的低圧となる。この低圧となった冷凍機油は、低圧側給油通路（102）を通じて低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に供給される。
【００１８】
第５の発明は、上記第１の発明において、上記膨張機（30）は、上記高圧側膨張機構部（70）および低圧側膨張機構部（80）を有する膨張機構（31）と、該膨張機構（31）の外部に貯留された冷凍機油の油溜まり（37）とを上記ケーシング（34）内に備えている。そして、上記給油手段（90）は、上記油溜り（37）の冷凍機油を上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部に供給される上記高圧の冷凍機油の圧力よりも低い供給圧力で上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に供給するように構成されたポンプ（160）を備えているものである。
【００１９】
上記第５の発明では、膨張機（30）のケーシング（34）内の冷凍機油がポンプ（160）によって低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に供給される。このポンプ（160）による供給圧力は高圧の冷凍機油よりも低圧である。つまり、低圧側膨張機構部（80）の潤滑部には高圧の冷凍機油よりも低い圧力の冷凍機油が供給される。
【００２０】
第６の発明は、上記第５の発明において、上記膨張機構（31）は、上記ケーシング（34）内に収容され且つ上記高圧側膨張機構部（70）および低圧側膨張機構部（80）に係合し、上記流体室（72,82）で冷媒が膨張することによって回転駆動される出力軸（40）を備えている。そして、上記給油手段（90）は、それぞれ上記膨張機構（31）内に形成され且つ互いに遮断され、上記高圧側膨張機構部（70）の潤滑部および上記低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に冷凍機油を供給する高圧側給油通路（93）および低圧側給油通路（102）を備えると共に、流入端が上記冷媒回路（11）内に存在する高圧の冷凍機油に連通し、流出端が上記高圧側給油通路（93）に連通する給油用配管（141）を備え、上記ポンプ（160）が、上記出力軸（40）の端部に連結され且つ上記油溜まり（37）の冷凍機油に浸漬し、該冷凍機油を上記出力軸（40）内に形成された上記低圧側給油通路（102）の軸内主通路（151）に供給するように構成されているものである。
【００２１】
上記第６の発明では、高圧の冷凍機油が給油用配管（91）を通って高圧側給油通路（93）に流入し、高圧側膨張機構部（70）の潤滑部へ供給される。一方、膨張機（30）のケーシング（34）内の油溜まり（37）の冷凍機油はポンプ（160）によって汲み上げられて出力軸（40）内の軸内主通路（151）に流入する。この軸内主通路（151）に流入した低圧の冷凍機油は、その後の低圧側給油通路（102）を通って低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に供給される。
【００２２】
第７の発明は、上記第３、第４または第６の発明において、上記冷媒回路（11）の圧縮機（20）は、密閉状のケーシング（24）と、該ケーシング（24）内に収容され、吸入した冷媒を圧縮して該ケーシング（24）内へ吐出する圧縮機構（21）と、上記ケーシング（24）内に貯留され上記圧縮機構（21）へ供給される冷凍機油の油溜まり（27）とを備えている。そして、上記給油用配管（91,141）の流入端は、上記圧縮機（20）のケーシング（24）に接続され上記油溜まり（27）の冷凍機油に連通しているものである。
【００２３】
上記第７の発明では、圧縮機（20）のケーシング（24）の内部空間が高圧雰囲気となる。つまり、圧縮機（20）がいわゆる高圧ドーム型のものである。したがって、そのケーシング（24）内の油溜まり（27）の冷凍機油も高圧となっている。その高圧の冷凍機油が給油用配管（91,141）へ流入して膨張機構（31）へ供給される。
【００２４】
第８の発明は、上記第３、第４または第６の発明において、上記冷媒回路（11）は、上記圧縮機（20）の吐出側から上記膨張機（30）の流入側までの高圧ラインに設けられ、冷媒から冷凍機油を分離して貯留する油分離器（112）を備えている。そして、上記給油用配管（91,141）の流入端は、上記油分離器（112）に接続され該油分離器（112）の冷凍機油に連通しているものである。
【００２５】
上記第８の発明では、冷媒回路（11）における高圧ライン、即ち冷媒回路（11）において高圧冷媒が流れる部分に、油分離器（112）が設けられるため、その油分離器（112）に冷凍機油も高圧となる。その高圧の冷凍機油が給油用配管（91,141）へ流入して膨張機構（31）へ供給される。
【００２６】
第９の発明は、上記第６の発明において、上記冷媒回路（11）は、蒸発器（14,15）と上記膨張機（30）の流出側との間の配管に設けられ、ガス冷媒と液冷媒とを分離して該液冷媒を上記蒸発器（14,15）側へ流出させる気液分離器（161）と、該気液分離器（161）の気層空間と上記膨張機（30）のケーシング（34）内とを連通させる連通配管（162）とを備えているものである。
【００２７】
上記第９の発明では、膨張機（30）で膨張した低温低圧の冷媒が気液分離器（161）へ流入する。したがって、気液分離器（161）の気層空間も低温低圧状態となる。気液分離器（161）の気層空間と膨張機（30）のケーシング（34）内とが連通しているため、そのケーシング（34）の内部空間も低温低圧の雰囲気となる。
【００２８】
第１０の発明は、上記第３、第４または第６の発明において、上記膨張機（30）のケーシング（34）内に収容され、上記膨張機構（31）の出力軸（40）に連結されて上記膨張機構（31）により駆動される発電機（33）を備えているものである。
【００２９】
上記第１０の発明では、発電機（33）が膨張機構（31）と共にケーシング（34）内に収容される。発電機（33）は、膨張機構（31）において高圧冷媒が膨張することによって発生する動力が伝達されて駆動する。その結果、発電機（33）は電力を発生させる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明によれば、いわゆる２シリンダ式の膨張機（30）を備えた冷凍装置において、膨張機（30）の高圧側膨張機構部（70）の潤滑部には冷媒回路（11）内の高圧の冷凍機油を供給し、低圧側膨張機構部（80）の潤滑部には上記高圧の冷凍機油よりも低圧の冷凍機油を供給するようにした。このため、低圧側膨張機構部（80）において、流体室（82）と供給された冷凍機油との圧力差を減少させることができる。これにより、低圧側膨張機構部（80）において流体室（82）への冷凍機油の漏れ量を従来よりも低減することができる。その結果、冷凍機油が流体室（82）へ漏れることによって生じる冷媒の熱ロスを低減することができる。また、流体室（82）へ漏れ出た冷凍機油が膨張機（30）から流出して熱交換器に滞在することによる熱交換器の性能低下を抑制することができる。これらによって、冷凍装置のエネルギー効率を向上させることができる。
【００３１】
また、第２の発明によれば、高圧側膨張機構部（70）の潤滑部に供給される高圧の冷凍機油を減圧して低圧側膨張機構部（80）の潤滑部へ供給するようにしたため、両膨張機構部（70,80）に対して冷凍機油の供給元を共通化できる。これにより、給油手段（90）の構成が簡易となる。
【００３２】
また、第３の発明によれば、高圧の冷凍機油が流入する給油用配管（91）の流出端を分岐して高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）とに連通させ、その低圧側給油通路（102）側の分岐配管（91b）に油減圧手段（92）を設けるようにした。また、第４の発明によれば、高圧の冷凍機油が流入する給油用配管（91）の流出端を高圧側給油通路（93）に連通させ、その高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）の連通部に油減圧手段（130）を設けるようにした。これらにより、両膨張機構部（70,80）に対して冷凍機油の供給元を共通化できる給油手段（90）の構成を確実に具体化させることができる。
【００３３】
また、第５および第６の発明によれば、ケーシング（34）内の油溜まり（37）における冷凍機油をポンプ（160）によって低圧側膨張機構部（80）の潤滑部に供給するようにした。このため、高圧の冷凍機油よりも低く、且つ、低圧側膨張機構部（80）の流体室（82）の圧力に見合うように、冷凍機油の圧力（供給圧力）を確実に調節することができる。
【００３４】
また、第７および第８の発明によれば、給油用配管（91,141）の流入端を圧縮機（20）のケーシング（24）内の冷凍機油や油分離器（112）の冷凍機油に連通させるようにしたため、容易に且つ確実に高圧の冷凍機油を給油用配管（91,141）へ流入させることができる。
【００３５】
また、第９の発明によれば、膨張機（30）の流出側と蒸発器（14,15）との間に油分離器（112）を設け、その油分離器（112）内と膨張機（30）のケーシング（34）内とを連通させるようにした。このため、膨張機（30）のケーシング（34）内を低温状態とすることができる。その結果、膨張機（30）において膨張機構（31）を流通する冷媒の熱ロスを一層低減することができる。
【００３６】
また、第１０の発明では、膨張機構（31）の出力軸（40）に発電機（33）を連結しているため、膨張機構（31）によって発電機（33）が駆動されて電力を発生する。この発電機（33）で発生した電力を圧縮機（20）の動力源として用いることにより、圧縮機（20）への供給電力を低減することができる。つまり、冷媒回路（11）において膨張機構（31）で発生する動力を回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
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。なお、以下の実施形態および変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００３８】
《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、本発明に係る冷凍装置によって構成された空調機（10）である。
【００３９】
〈空調機の全体構成〉
図１に示すように、本実施形態の空調機（10）は、冷媒を循環させて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えている。この冷媒回路（11）には、圧縮機（20）と、膨張機（30）と、室外熱交換器（14）と、室内熱交換器（15）と、第１四方切換弁（12）と、第２四方切換弁（13）とが接続されている。冷媒回路（11）には、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）が充填されている。また、本実施形態の空調機（10）は、膨張機（30）のための給油手段（90）を備えている。給油手段（90）の詳細については後述する。
【００４０】
上記冷媒回路（11）の構成について説明する。圧縮機（20）は、その吐出管（26）が第１四方切換弁（12）の第１ポートに接続され、その吸入管（25）が第１四方切換弁（12）の第２ポートに接続されている。膨張機（30）は、その流出管（36）が第２四方切換弁（13）の第１ポートに接続され、その流入管（35）が第２四方切換弁（13）の第２ポートに接続されている。室外熱交換器（14）は、その一端が第１四方切換弁（12）の第３ポートに接続され、その他端が第２四方切換弁（13）の第４ポートに接続されている。室内熱交換器（15）は、その一端が第２四方切換弁（13）の第３ポートに接続され、その他端が第１四方切換弁（12）の第４ポートに接続されている。この冷媒回路（11）では、圧縮機（20）の吸入管（25）と第１四方切換弁（12）の第２ポートとを繋ぐ配管が吸入側配管（16）を構成している。
【００４１】
上記室外熱交換器（14）は、冷媒を室外空気と熱交換させるための空気熱交換器である。室内熱交換器（15）は、冷媒を室内空気と熱交換させるための空気熱交換器である。第１四方切換弁（12）と第２四方切換弁（13）は、それぞれ、第１ポートと第３ポートが連通し且つ第２ポートと第４ポートが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートが連通し且つ第２ポートと第３ポートが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わるように構成されている。
【００４２】
上記圧縮機（20）は、いわゆる高圧ドームタイプの全密閉型圧縮機である。この圧縮機（20）は、縦長の円筒形に形成された圧縮機ケーシング（24）を備えている。圧縮機ケーシング（24）の内部には、圧縮機構（21）と電動機（23）と駆動軸（22）とが収容されている。圧縮機構（21）は、いわゆるロータリ式の容積型流体機械を構成している。圧縮機ケーシング（24）内では、圧縮機構（21）の上方に電動機（23）が配置されている。駆動軸（22）は、上下方向へ延びる状態で配置され、圧縮機構（21）と電動機（23）を連結している。
【００４３】
上記圧縮機ケーシング（24）には、吸入管（25）と吐出管（26）が設けられている。吸入管（25）は、圧縮機ケーシング（24）の胴部の下端付近を貫通しており、その終端が圧縮機構（21）へ直に接続されている。吐出管（26）は、圧縮機ケーシング（24）の頂部を貫通しており、その始端が圧縮機ケーシング（24）内における電動機（23）の上側の空間に開口している。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。
【００４４】
上記圧縮機ケーシング（24）の底部には、潤滑油としての冷凍機油が貯留された油溜まり（27）が形成されている。本実施形態では、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）が冷凍機油として用いられる。駆動軸（22）の内部には、図示しないが、その軸方向へ延びる給油通路が形成されている。この給油通路は、駆動軸（22）の下端に開口している。駆動軸（22）の下端は、油溜まり（27）に浸漬している。油溜まり（27）の冷凍機油は、駆動軸（22）の給油通路を通じて圧縮機構（21）へ供給される。
【００４５】
上記膨張機（30）は、縦長の円筒形に形成された膨張機ケーシング（34）を備えている。膨張機ケーシング（34）の内部には、膨張機構（31）と発電機（33）とが収容されている。膨張機構（31）は、いわゆるロータリ式の容積型流体機械を構成している。膨張機構（31）の詳細は後述する。膨張機ケーシング（34）内では、膨張機構（31）の下方に発電機（33）が配置されている。膨張機構（31）の出力軸（40）は、上下方向へ延びており、その下部に発電機（33）が連結されている。
【００４６】
上記膨張機ケーシング（34）には、流入管（35）と流出管（36）が設けられている。流入管（35）と流出管（36）は、何れも膨張機ケーシング（34）の胴部の上端付近を貫通している。流入管（35）は、その終端が膨張機構（31）へ直に接続されている。流出管（36）は、その始端が膨張機構（31）へ直に接続されている。膨張機構（31）は、流入管（35）を通って流入した冷媒を膨張させ、膨張後の冷媒を流出管（36）へ送り出す。つまり、膨張機（30）を通過する冷媒は、膨張機ケーシング（34）の内部空間へは流れ込まずに膨張機構（31）だけを通過する。
【００４７】
また、上記膨張機（30）と圧縮機（20）との間には、給油手段（90）の給油用配管（91）が接続されている。給油用配管（91）の流入端は、圧縮機ケーシング（24）を貫通し油溜まり（27）の冷凍機油に連通している。なお、この給油用配管（91）の流入端は、駆動軸（22）の下端と概ね同じ高さに開口している。一方、給油用配管（91）の流出端は、膨張機ケーシング（34）の胴部の上端付近を貫通し、膨張機構（31）に直に接続されている。圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）の冷凍機油は、冷媒回路（11）内に存在する高圧の冷凍機油として、給油用配管（91）を通って膨張機構（31）へ直に供給される。この給油用配管（91）の詳細については後述する。
【００４８】
〈膨張機の構成〉
上記膨張機（30）の構成について説明する。ここでは、膨張機構（31）の構成について、図２〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【００４９】
図２に示すように、上記膨張機構（31）の出力軸（40）では、その上端部に２つの偏心部（42,43）が形成されている。２つの偏心部（42,43）は、出力軸（40）の主軸部（41）よりも大径に形成されており、下側のものが第１偏心部（42）を、上側のものが第２偏心部（43）をそれぞれ構成している。第１偏心部（42）と第２偏心部（43）とは、何れも同じ方向へ偏心している。第２偏心部（43）の外径は、第１偏心部（42）の外径よりも大きくなっている。主軸部（41）の軸心に対する偏心量は、第２偏心部（43）の方が第１偏心部（42）よりも大きくなっている。
【００５０】
上記膨張機構（31）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ式流体機械で構成されている。この膨張機構（31）には、対になったシリンダ（71,81）およびピストン（75,85）が二組設けられている。また、膨張機構（31）には、フロントヘッド（61）と、中間プレート（63）と、リアヘッド（62）とが設けられている。この膨張機構（31）では、ピストン（75,85）が可動部材を構成している。
【００５１】
上記膨張機構（31）では、下から上へ向かって順に、フロントヘッド（61）、第１シリンダ（71）、中間プレート（63）、第２シリンダ（81）、リアヘッド（62）が積層された状態となっている。この状態において、第１シリンダ（71）は、その下側端面がフロントヘッド（61）により閉塞され、その上側端面が中間プレート（63）により閉塞されている。一方、第２シリンダ（81）は、その下側端面が中間プレート（63）により閉塞され、その上側端面がリアヘッド（62）により閉塞されている。つまり、この膨張機構（31）では、フロントヘッド（61）、中間プレート（63）およびリアヘッド（62）が閉塞部材を構成している。また、この膨張機構（31）では、第２シリンダ（81）の内径が、第１シリンダ（71）の内径よりも大きくなっている。
【００５２】
上記出力軸（40）は、積層された状態のフロントヘッド（61）、第１シリンダ（71）、中間プレート（63）、第２シリンダ（81）を貫通している。また、出力軸（40）は、その第１偏心部（42）が第１シリンダ（71）内に位置し、その第２偏心部（43）が第２シリンダ（81）内に位置している。
【００５３】
図３および図４にも示すように、第１シリンダ（71）内には第１ピストン（75）が、第２シリンダ（81）内には第２ピストン（85）がそれぞれ設けられている。第１および第２ピストン（75,85）は、何れも円環状あるいは円筒状に形成されている。第１ピストン（75）の外径と第２ピストン（85）の外径とは、互いに等しくなっている。第１ピストン（75）の内径は第１偏心部（42）の外径と、第２ピストン（85）の内径は第２偏心部（43）の外径とそれぞれ概ね等しくなっている。そして、第１ピストン（75）には第１偏心部（42）が、第２ピストン（85）には第２偏心部（43）がそれぞれ貫通（内嵌）している。
【００５４】
上記第１ピストン（75）は、その外周面が第１シリンダ（71）の内周面に、一方の端面がフロントヘッド（61）に、他方の端面が中間プレート（63）にそれぞれ摺接している。第１シリンダ（71）内には、その内周面と第１ピストン（75）の外周面との間に第１流体室（72）が形成される。一方、第２ピストン（85）は、その外周面が第２シリンダ（81）の内周面に、一方の端面がリアヘッド（62）に、他方の端面が中間プレート（63）にそれぞれ摺接している。第２シリンダ（81）内には、その内周面と第２ピストン（85）の外周面との間に第２流体室（82）が形成される。
【００５５】
上記第１および第２ピストン（75,85）のそれぞれには、ブレード（76,86）が１つずつ一体に設けられている。ブレード（76,86）は、ピストン（75,85）の半径方向へ延びる板状に形成されており、ピストン（75,85）の外周面から外側へ突出している。第１ピストン（75）のブレード（76）は第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）に、第２ピストン（85）のブレード（86）は第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）にそれぞれ挿入されている。各シリンダ（71,81）のブッシュ孔（78,88）は、シリンダ（71,81）を厚み方向へ貫通すると共に、シリンダ（71,81）の内周面に開口している。
【００５６】
上記各シリンダ（71,81）には、一対のブッシュ（77,87）が一組ずつ設けられている。各ブッシュ（77,87）は、内側面が平面となって外側面が円弧面となるように形成された小片である。各シリンダ（71,81）において、一対のブッシュ（77,87）は、ブッシュ孔（78,88）に挿入されてブレード（76,86）を挟み込んだ状態となる。各ブッシュ（77,87）は、その内側面がブレード（76,86）と摺接し、その外側面がシリンダ（71,81）と摺動する。そして、ピストン（75,85）と一体のブレード（76,86）は、ブッシュ（77,87）を介してシリンダ（71,81）に支持され、シリンダ（71,81）に対して回動自在で且つ進退自在となっている。
【００５７】
上記第１シリンダ（71）内の第１流体室（72）は、第１ブレード（76）によって仕切られており、図３，図４における第１ブレード（76）の左側が高圧側の第１高圧室（73）となり、その右側が低圧側の第１低圧室（74）となっている。第２シリンダ（81）内の第２流体室（82）は、第２ブレード（86）によって仕切られており、図３，図４における第２ブレード（86）の左側が高圧側の第２高圧室（83）となり、その右側が低圧側の第２低圧室（84）となっている。
【００５８】
上記第１シリンダ（71）と第２シリンダ（81）とは、それぞれの周方向におけるブッシュ（77,87）の位置が一致する状態で配置されている。言い換えると、第２シリンダ（81）の第１シリンダ（71）に対する配置角度が０°となっている。上述のように、第１偏心部（42）と第２偏心部（43）とは、主軸部（41）の軸心に対して同じ方向へ偏心している。したがって、第１ブレード（76）が第１シリンダ（71）の外側へ最も退いた状態になるのと同時に、第２ブレード（86）が第２シリンダ（81）の外側へ最も退いた状態になる。
【００５９】
上記第１シリンダ（71）には、流入ポート（67）が形成されている。流入ポート（67）は、第１シリンダ（71）の内周面のうち、図３，図４におけるブッシュ（77）のやや左側の箇所に開口している。流入ポート（67）は、第１高圧室（73）と連通可能となっている。図示しないが、流入ポート（67）には、流入管（35）が接続されている。
【００６０】
上記第２シリンダ（81）には、流出ポート（68）が形成されている。流出ポート（68）は、第２シリンダ（81）の内周面のうち、図３，図４におけるブッシュ（87）のやや右側の箇所に開口している。流出ポート（68）は、第２低圧室（84）と連通可能となっている。図示しないが、流出ポート（68）には、流出管（36）が接続されている。
【００６１】
上記中間プレート（63）には、連通路（64）が形成されている。この連通路（64）は、中間プレート（63）を厚み方向へ貫通している。中間プレート（63）における第１シリンダ（71）側の面では、第１ブレード（76）の右側の箇所に連通路（64）の一端が開口している。中間プレート（63）における第２シリンダ（81）側の面では、第２ブレード（86）の左側の箇所に連通路（64）の他端が開口している。そして、連通路（64）は、中間プレート（63）の厚み方向に対して斜めに延びており、第１低圧室（74）と第２高圧室（83）とを互いに連通させている。
【００６２】
本実施形態の膨張機構（31）では、第１シリンダ（71）と、そこに設けられたブッシュ（77）と、第１ピストン（75）と、第１ブレード（76）とが第１ロータリ機構部（70）を構成している。また、この膨張機構（31）では、第２シリンダ（81）と、そこに設けられたブッシュ（87）と、第２ピストン（85）と、第２ブレード（86）とが第２ロータリ機構部（80）を構成している。なお、この第１ロータリ機構部（70）および第２ロータリ機構部（80）が、それぞれ本発明に係る高圧側膨張機構部および低圧側膨張機構部を構成している。この膨張機構（31）では、第１ロータリ機構部（70）の第１低圧室（74）と、第２ロータリ機構部（80）の第２高圧室（83）とは、連通路（64）を介して互いに連通する。そして、第１低圧室（74）と連通路（64）と第２高圧室（83）とによって１つの閉空間が形成され、この閉空間が膨張室（66）を構成している。
【００６３】
図２に示すように、フロントヘッド（61）は、肉厚の平板状に形成されると共に、その中央部が下方へ突出した形状となっている。また、フロントヘッド（61）の中央部には貫通孔が形成されており、この貫通孔の部分が出力軸（40）の主軸部（41）を回転自在に支持する軸受部（下側の軸受部）となっている。
【００６４】
上記リアヘッド（62）は、肉厚の平板状に形成されている。また、リアヘッド（62）の中央部には貫通孔が形成されており、この貫通孔の部分が出力軸（40）の主軸部（41）を回転自在に支持する軸受部（上側の軸受部）となっている。
【００６５】
〈給油手段の構成〉
上記給油手段（90）の構成について説明する。
【００６６】
上記給油手段（90）は、上述したように、流出端が膨張機構（31）に直に接続される給油用配管（91）を備えている。具体的に、給油用配管（91）の流出端は、図２に示すように、高圧側分岐配管（91a）と低圧側分岐配管（91b）とに分岐する。高圧側分岐配管（91a）の終端は、フロントヘッド（61）に接続され、後述する高圧側給油通路（93）に連通している。低圧側分岐配管（91b）の終端は、リアヘッド（62）に接続され、後述する低圧側給油通路（102）に連通している。
【００６７】
上記低圧側分岐配管（91b）には、油減圧手段（92）が設けられている。この油減圧手段（92）は、低圧側分岐配管（91b）を流れる冷凍機油の圧力を所定圧力に減圧するためのものである。油減圧手段（92）としては、キャピラリチューブや絞り弁などの絞り機構を用いることができる。
【００６８】
また、上記給油手段（90）は、膨張機構（31）に形成された高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）を備えている。高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）とは、互いに連通していない、即ち互いに遮断されている。
【００６９】
上記高圧側給油通路（93）は、それぞれフロントヘッド（61）に形成される配管接続部（94）、第１通路（95）、第２通路（96）および第１油溜め溝（97）と、それぞれ出力軸（40）に形成される第３通路（98）、軸内主通路（99）、第４通路（100）および第２油溜め溝（101）とを備えている。配管接続部（94）は、フロントヘッド（61）の外周面に開口する穴で、高圧側分岐配管（91a）の終端が挿入されている。第１通路（95）は、配管接続部（94）と第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）とを連通させている。ブッシュ孔（78）に冷凍機油が供給されることで、第１シリンダ（71）とブッシュ（77）との摺動部、第１ブレード（76）とブッシュ（77）との摺動部が潤滑される。これら摺動部は第１ロータリ機構部（70）の潤滑部である。第２通路（96）は、配管接続部（94）と第１油溜め溝（97）とを連通させている。第１油溜め溝（97）は、フロントヘッド（61）の貫通孔の内周面のうち上端部に、その全周に亘って形成されている。つまり、フロントヘッド（61）の貫通孔のうち第１偏心部（42）側の内縁部が全周に亘って切り欠かれることで第１油溜め溝（97）が形成されている。この第１油溜め溝（97）に冷凍機油が供給されることで、潤滑部である主軸部（41）の軸受部（下側の軸受部）が潤滑される。軸内主通路（99）は、主軸部（41）の内部において軸方向に延びている。軸内主通路（99）の一端は主軸部（41）の下側端面に開口し、他端は第１偏心部（42）の中央付近まで延びている。なお、軸内主通路（99）の一端は栓（115）で閉塞されている。第３通路（98）は、第１油溜め溝（97）と軸内主通路（99）とを連通させている。第４通路（100）は、軸内主通路（99）と第２油溜め溝（101）とを連通させている。第２油溜め溝（101）は、出力軸（40）の第１偏心部（42）の外周面のうちやや下半部に、その全周に亘って形成されている。つまり、第１偏心部（42）のフロントヘッド（61）側の外縁部が切り欠かれることで第２油溜め溝（101）が形成されている。この第２油溜め溝（101）に冷凍機油が供給されることで、第１偏心部（42）と第１ピストン（75）との摺動部が潤滑される。この摺動部は第１ロータリ機構部（70）の潤滑部である。このように、高圧側給油通路（93）は、高圧側分岐配管（91a）から流入した冷凍機油を流して第１ロータリ機構部（70）の潤滑部や主軸部（41）の軸受部に供給するものである。
【００７０】
上記低圧側給油通路（102）は、それぞれリアヘッド（62）に形成される配管接続部（103）、第１通路（104）、第２通路（105）および第１油溜め溝（107）と、それぞれ出力軸（40）に形成される第３通路（108）、軸内主通路（109）、第４通路（110）および第２油溜め溝（111）とを備えている。配管接続部（103）は、リアヘッド（62）の外周面に開口する穴で、低圧側分岐配管（91b）の終端が挿入されている。第１通路（104）は、配管接続部（103）と第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）とを連通させている。ブッシュ孔（88）に冷凍機油が供給されることで、第２シリンダ（81）とブッシュ（87）との摺動部、第２ブレード（86）とブッシュ（87）との摺動部が潤滑される。これら摺動部は第２ロータリ機構部（80）の潤滑部である。第２通路（105）は、配管接続部（103）と第１油溜め溝（107）とを連通させている。第１油溜め溝（107）は、リアヘッド（62）の貫通孔の内周面のうち下端部に、その全周に亘って形成されている。つまり、リアヘッド（62）の貫通孔のうち第２偏心部（43）側の内縁部が全周に亘って切り欠かれることで第１油溜め溝（107）が形成されている。この第１油溜め溝（107）に冷凍機油が供給されることで、潤滑部である主軸部（41）の軸受部（上側の軸受部）が潤滑される。軸内主通路（109）は、主軸部（41）の内部において軸方向に延びている。軸内主通路（109）の一端は主軸部（41）の上側端面に開口し、他端は第２偏心部（43）の中央付近まで延びている。即ち、低圧側給油通路（102）の軸内主通路（109）と高圧側給油通路（93）の軸内主通路（99）とは連通していない。なお、軸内主通路（109）の一端は栓（116）で閉塞されている。第３通路（108）は、第１油溜め溝（107）と軸内主通路（109）とを連通させている。第４通路（110）は、軸内主通路（109）と第２油溜め溝（111）とを連通させている。第２油溜め溝（111）は、出力軸（40）の第２偏心部（43）の外周面のうちやや上半部に、その全周に亘って形成されている。つまり、第２偏心部（43）のリアヘッド（62）側の外縁部が切り欠かれることで第２油溜め溝（111）が形成されている。この第２油溜め溝（111）に冷凍機油が供給されることで、第２偏心部（43）と第２ピストン（85）との摺動部が潤滑される。この摺動部は第２ロータリ機構部（80）の潤滑部である。このように、低圧側給油通路（102）は、低圧側分岐配管（91b）から流入した冷凍機油を流して第２ロータリ機構部（80）の潤滑部や主軸部（41）の軸受部に供給するものである。
【００７１】
また、上記フロントヘッド（61）は、その貫通孔の下端の周縁にオイルシール（117）が設けられている。オイルシール（117）は、フロントヘッド（61）の貫通孔の内周面と、出力軸（40）の主軸部（41）の外周面との隙間をシールし、この隙間からの冷凍機油の流出を阻止する。また、リアヘッド（62）は、その貫通孔の上端の周縁にオイルシール（118）が設けられている。オイルシール（118）は、リアヘッド（62）の貫通孔の内周面と、出力軸（40）の主軸部（41）の外周面との隙間をシールし、この隙間からの冷凍機油の流出を阻止する。
【００７２】
−運転動作−
上記空調機の動作について説明する。
【００７３】
〈冷房運転〉
冷房運転時には、第１四方切換弁（12）および第２四方切換弁（13）が第１状態（図１に実線で示す状態）に設定され、冷媒回路（11）で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。この冷媒回路（11）で行われる冷凍サイクルは、その高圧が冷媒である二酸化炭素の臨界圧力よりも高い値に設定されている。
【００７４】
圧縮機（20）では、電動機（23）によって圧縮機構（21）が回転駆動される。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。圧縮機ケーシング（24）内の高温高圧の冷媒は、吐出管（26）を通って圧縮機（20）から吐出される。圧縮機（20）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（14）へ送られて室外空気へ放熱する。室外熱交換器（14）で放熱した高圧冷媒は、膨張機（30）へ流入する。
【００７５】
膨張機（30）では、流入管（35）を通って膨張機構（31）へ流入した高圧冷媒が膨張し、それによって発電機（33）が回転駆動される。発電機（33）で発生した電力は、圧縮機（20）の電動機（23）へ供給される。膨張機構（31）で膨張した低圧冷媒は、流出管（36）を通って膨張機（30）から送り出される。膨張機（30）から送出された冷媒は、室内熱交換器（15）へ送られる。室内熱交換器（15）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。室内熱交換器（15）から出た低圧冷媒は、圧縮機（20）の吸入管（25）へ流入する。
【００７６】
〈暖房運転〉
暖房運転時には、第１四方切換弁（12）および第２四方切換弁（13）が第２状態（図１に破線で示す状態）に設定され、冷媒回路（11）で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。冷房運転時と同様に、この冷媒回路（11）で行われる冷凍サイクルは、その高圧が冷媒である二酸化炭素の臨界圧力よりも高い値に設定されている。
【００７７】
圧縮機（20）では、電動機（23）によって圧縮機構（21）が回転駆動される。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。圧縮機ケーシング（24）内の高温高圧の冷媒は、吐出管（26）を通って圧縮機（20）から吐出される。圧縮機（20）から吐出された冷媒は、室内熱交換器（15）へ送られる。室内熱交換器（15）では、流入した冷媒が室内空気へ放熱し、室内空気が加熱される。室内熱交換器（15）で放熱した高圧冷媒は、膨張機（30）へ流入する。
【００７８】
膨張機（30）では、流入管（35）を通って膨張機構（31）へ流入した高圧冷媒が膨張し、それによって発電機（33）が回転駆動される。発電機（33）で発生した電力は、圧縮機（20）の電動機（23）へ供給される。膨張機構（31）で膨張した低圧冷媒は、流出管（36）を通って膨張機（30）から送り出される。膨張機（30）から送出された冷媒は、室外熱交換器（14）へ送られる。室外熱交換器（14）では、流入した冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（14）から出た低圧冷媒は、圧縮機（20）の吸入管（25）へ流入する。
【００７９】
〈膨張機構の動作〉
次に、上記膨張機構（31）の詳細な運転動作について図４を参照しながら説明する。
【００８０】
第１ロータリ機構部（70）の第１高圧室（73）へ超臨界状態の高圧冷媒が流入する過程について説明する。回転角が０°の状態から出力軸（40）が僅かに回転すると、第１ピストン（75）と第１シリンダ（71）の接触位置が流入ポート（67）の開口部を通過し、流入ポート（67）から第１高圧室（73）へ高圧冷媒が流入し始める。その後、出力軸（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなるにつれて、第１高圧室（73）へ高圧冷媒が流入してゆく。この第１高圧室（73）への高圧冷媒の流入は、出力軸（40）の回転角が３６０°に達するまで続く。
【００８１】
膨張機構（31）において冷媒が膨張する過程について説明する。回転角が０°の状態から出力軸（40）が僅かに回転すると、第１低圧室（74）と第２高圧室（83）が連通路（64）を介して互いに連通し、第１低圧室（74）から第２高圧室（83）へと冷媒が流入し始める。その後、出力軸（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなるにつれ、第１低圧室（74）の容積が次第に減少すると同時に第２高圧室（83）の容積が次第に増加し、結果として膨張室（66）の容積が次第に増加してゆく。この膨張室（66）の容積増加は、出力軸（40）の回転角が３６０°に達する直前まで続く。そして、膨張室（66）の容積が増加する過程で膨張室（66）内の冷媒が膨張し、この冷媒の膨張によって出力軸（40）が回転駆動される。このように、第１低圧室（74）内の冷媒は、連通路（64）を通って第２高圧室（83）へ膨張しながら流入してゆく。
【００８２】
第２ロータリ機構部（80）の第２低圧室（84）から冷媒が流出してゆく過程について説明する。第２低圧室（84）は、出力軸（40）の回転角が０°の時点から流出ポート（68）に連通し始める。つまり、第２低圧室（84）から流出ポート（68）へと冷媒が流出し始める。その後、出力軸（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなってゆき、その回転角が３６０°に達するまでの間に亘って、第２低圧室（84）から膨張後の低圧冷媒が流出してゆく。
【００８３】
〈圧縮機および膨張機の潤滑動作〉
次に、上記圧縮機（20）と膨張機（30）を冷凍機油により潤滑する動作について説明する。
【００８４】
圧縮機（20）では、圧縮機ケーシング（24）の内圧が、圧縮機構（21）から吐出された冷媒の圧力とほぼ同じになっている。このため、圧縮機ケーシング（24）内の油溜り（27）における冷凍機油の圧力も、圧縮機構（21）から吐出された冷媒の圧力、即ち冷凍サイクルの高圧とほぼ同じになっている。一方、圧縮機構（21）は、吸入管（25）から低圧冷媒を吸入する。したがって、圧縮機構（21）には、圧縮機ケーシング（24）の内圧よりも低圧となる部分が存在する。このため、圧縮機ケーシング（24）の油溜まり（27）における冷凍機油は、駆動軸（22）内の給油通路を通って圧縮機構（21）へ流入し、圧縮機構（21）の潤滑に利用される。圧縮機構（21）へ供給された冷凍機油は、圧縮された冷媒と共に圧縮機ケーシング（24）内へ吐出され、再び圧縮機ケーシング（24）の油溜まり（27）へ戻ってくる。
【００８５】
冷媒回路（11）を循環する冷媒の圧力は、圧縮機（20）から膨張機（30）へ至るまでの間に配管抵抗等によって幾分低下する。このため、膨張機構（31）へ流入する冷媒の圧力は、必然的に圧縮機ケーシング（24）の内圧よりも低くなり、この圧力差によって圧縮機ケーシング（24）の油溜まり（27）における高温高圧の冷凍機油が給油用配管（91）を通じて膨張機構（31）へ流れる。
【００８６】
図２に示すように、給油用配管（91）の冷凍機油の一部は、高圧側分岐配管（91a）を通ってほぼ高温高圧状態のまま（実際には、給油用配管（91）等の配管抵抗により幾分圧力が低下する）膨張機構（31）内の高圧側給油通路（93）へ流入する。この流入した冷凍機油は、第１ロータリ機構部（70）の潤滑部や主軸部（41）の軸受部に供給される。具体的に、高圧側分岐配管（91a）から配管接続部（94）に流入した冷凍機油の一部は、第１通路（95）を通じて第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）に流入する。これにより、第１シリンダ（71）とブッシュ（77）との摺動部、第１ブレード（76）とブッシュ（77）との摺動部がそれぞれ潤滑される。なお、ブッシュ孔（78）に流入した冷凍機油は、中間プレート（63）に遮断されるため第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）へ流出することはない。一方、配管接続部（94）に流入した冷凍機油の残りは、第２通路（96）を通じて第１油溜め溝（97）に流入する。これにより、主軸部（41）の軸受部が潤滑される。第１油溜め溝（97）に流入した冷凍機油は、第３通路（98）、軸内主通路（99）および第４通路（100）を通じて第２油溜め溝（101）に流入する。これにより、第１偏心部（42）と第１ピストン（75）との摺動部が潤滑される。ここで、第２油溜め溝（101）が第１偏心部（42）の外周面の上端までは形成されていない、即ち第２油溜め溝（101）が第１偏心部（42）の外周面の下半部にのみ形成されている。そのため、第２油溜め溝（101）の冷凍機油が主軸部（41）と中間プレート（63）との間に存在する空間（69）に漏れ出て低圧側給油通路（102）の第２油溜め溝（111）へ流入してしまうのを確実に防止できる。このようにして、第１ロータリ機構部（70）や軸受部の潤滑が行われる。
【００８７】
一方、給油用配管（91）の冷凍機油の残りは、低圧側分岐配管（91b）へ流れ、油減圧手段（92）によって所定圧力に減圧された後、膨張機構（31）内の低圧側給油通路（102）へ流入する。つまり、低圧側給油通路（102）には高圧側給油通路（93）よりも低い圧力の冷凍機油が流入する。さらに言い換えると、低圧側給油通路（102）に対する冷凍機油の供給圧力が高圧側給油通路（93）に対する冷凍機油の供給圧力よりも低い。低圧側給油通路（102）に流入した冷凍機油は、第２ロータリ機構部（80）の潤滑部や主軸部（41）の軸受部に供給される。具体的に、低圧側分岐配管（91b）から配管接続部（103）に流入した冷凍機油の一部は、第１通路（104）を通じて第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）に流入する。これにより、第２シリンダ（81）とブッシュ（87）との摺動部、第２ブレード（86）とブッシュ（87）との摺動部がそれぞれ潤滑される。なお、ブッシュ孔（88）に流入した冷凍機油は、中間プレート（63）に遮断されるため第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）へ流出することはない。一方、配管接続部（103）に流入した冷凍機油の残りは、第２通路（105）を通じて第１油溜め溝（107）に流入する。これにより、主軸部（41）の軸受部が潤滑される。第１油溜め溝（107）に流入した冷凍機油は、第３通路（108）、軸内主通路（109）および第４通路（110）を通じて第２油溜め溝（111）に流入する。これにより、第２偏心部（43）と第２ピストン（85）との摺動部が潤滑される。ここで、第２油溜め溝（111）が第２偏心部（43）の外周面の下端までは形成されていない、即ち第２油溜め溝（111）が第２偏心部（43）の外周面の上半部にのみ形成されている。そのため、高圧側給油通路（93）の第２油溜め溝（101）の冷凍機油が主軸部（41）と中間プレート（63）との間に存在する空間（69）に漏れ出て低圧側給油通路（102）の第２油溜め溝（111）に流入してしまうのを確実に防止できる。
【００８８】
このように、高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）とは互いに遮断されているため（即ち、互いに連通していないため）、高圧側給油通路（93）の冷凍機油が低圧側給油通路（102）に流入することはなく互いに冷凍機油の圧力状態が保持される。
【００８９】
ここで、上述したように、第１ロータリ機構部（70）の第１高圧室（73）には圧縮機ケーシング（24）の内圧よりも幾分低い高圧冷媒が存在し、第１ロータリ機構部（70）の第１低圧室（74）および第２ロータリ機構部（80）の第２高圧室（83）ではその高圧冷媒が膨張して次第に圧力が低下していく状態となり、第２ロータリ機構部（80）の第２低圧室（84）には膨張しきった低圧冷媒が存在する。したがって、第２ロータリ機構部（80）の第２流体室（82）の圧力は第１ロータリ機構部（70）の第１流体室（72）の圧力よりも低くなる。つまり、第１ロータリ機構部（70）の第１流体室（72）は比較的高圧状態となり、第２ロータリ機構部（80）の第２流体室（82）は比較的低圧状態となる。ここに、従来のように、第１ロータリ機構部（70）および第２ロータリ機構部（80）の何れの潤滑部に対しても高圧の冷凍機油を供給すると、第１ロータリ機構部（70）では、第１流体室（72）内と冷凍機油との圧力差が殆どないため、潤滑部に供給された冷凍機油が第１流体室（72）内へ漏れ出る量は僅かである。一方、第２ロータリ機構部（80）では、冷凍機油の圧力が第２流体室（82）の内圧よりも高いため、潤滑部に供給された冷凍機油が第２流体室（82）内へ漏れ出る量は多くなる。それによって、冷媒の熱ロスや蒸発器の性能低下を招いてしまう。
【００９０】
そこで、本発明では、上述したように、第２ロータリ機構部（80）の潤滑部に供給される冷凍機油が油減圧手段（92）によって減圧されるため、その冷凍機油と第２流体室（82）内との圧力差が小さくなる。そのため、第２ロータリ機構部（80）では、潤滑部に供給された冷凍機油が第２流体室（82）内へ漏れ出る量は従来よりも少なくなる。そして、冷凍機油の圧力が第２流体室（82）の内圧と同等若しくは幾分高くなるように冷凍機油を減圧すべく油減圧手段（92）の減圧度を設定することにより、潤滑部から第２流体室（82）内への冷凍機油の漏れ量が僅かとなる。
【００９１】
−実施形態１の効果−
以上説明したように、本実施形態では、いわゆる２シリンダ式の膨張機（30）を備えた空調機（10）において、低圧側の第２ロータリ機構部（80）の潤滑部や軸受部には高圧側の第１ロータリ機構部（70）の潤滑部へ供給される高圧の冷凍機油を減圧して供給する給油手段（90）を備えるようにした。つまり、本実施形態では、第２ロータリ機構部（80）へ供給する冷凍機油の圧力を第１ロータリ機構部（70）へ供給する冷凍機油の圧力よりも低くするようにした。そのため、第２ロータリ機構部（80）において、潤滑部に供給された冷凍機油と第２流体室（82）内との圧力差を従来よりも小さくすることができる。これにより、潤滑部から第２流体室（82）への冷凍機油の漏れ量を低減することができる。その結果、冷凍機油が第２流体室（82）へ漏れることによって生じる冷媒の熱ロスを抑制することができる。また、第２流体室（82）へ漏れ出た冷凍機油が膨張機（30）から流出して室内熱交換器（15）または室外熱交換器（14）に滞在することによる各熱交換器（14,15）の性能低下を抑制することができる。これらによって、空調機（10）のエネルギー効率を向上させることができる。
【００９２】
また、上述のように各熱交換器（14,15）に冷凍機油が滞在すると、圧縮機（20）へ冷凍機油が戻らず圧縮機ケーシング（24）内の冷凍機油量が減少してしまうが、このようないわゆる油上がりも本実施形態では抑制することができる。その結果、圧縮機（20）および膨張機（30）の潤滑不足が防止され、空調機（10）の信頼性を向上させることができる。
【００９３】
また、膨張機ケーシング（34）の内圧は比較的低いため、高圧の冷凍機油が膨張機構（31）へ供給されると、特に主軸部（41）の軸受部（第１油溜め溝（97,107））から冷凍機油が主軸部（41）とフロントヘッド（61）およびリアヘッド（62）との隙間を通じて膨張機ケーシング（34）内へ多少漏れ出てしまう。なお、このことは、フロントヘッド（61）やリアヘッド（62）のオイルシール（117,118）を省略した場合において顕著となる。ところが、本実施形態では、第２ロータリ機構部（80）の潤滑部や主軸部（41）の軸受部（上側の軸受部）に供給される冷凍機油が低圧であるため、その冷凍機油と膨張機ケーシング（34）内との圧力差が小さくなる。これにより、その軸受部等から膨張機ケーシング（34）内への冷凍機油の漏れ量を抑制できる。その結果、油上がりが一層抑制され、圧縮機（20）および膨張機（30）の潤滑不足を確実に防止できる。
【００９４】
また、本実施形態では、給油用配管（91）の流出端を２つに分岐してその一方の低圧側分岐配管（91b）に油減圧手段（92）を設けるようにした。そのため、簡易な構成により、第１ロータリ機構部（70）の潤滑部へ供給される高圧の冷凍機油を減圧して第２ロータリ機構部（80）の潤滑部に供給することができる。
【００９５】
また、膨張機構（31）において、高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）とを互いに遮断するようにしているため、高圧側給油通路（93）の高圧の冷凍機油が低圧側給油通路（102）へ流入して第２流体室（82）へ漏れ出ることを確実に防止することができる。よって、第２ロータリ機構部（80）において第２流体室（82）への冷凍機油の漏れ量を確実に低減することができる。
【００９６】
特に、高圧側給油通路（93）では第２油溜め溝（101）を第１偏心部（42）の外周面の下半部に形成し、低圧側給油通路（102）では第２油溜め溝（111）を第２偏心部（43）の外周面の上半部に形成するようにした。つまり、本実施形態では、各第２油溜め溝（101,111）を主軸部（41）と中間プレート（63）との間の空間（69）からできるだけ距離をおいて形成するようにした。したがって、高圧側給油通路（93）の第２油溜め溝（101）の冷凍機油が上記空間（69）を通じて低圧側給油通路（102）の第２油溜め溝（111）に流入することを防止することができる。そのため、高圧側給油通路（93）の高圧の冷凍機油が低圧側給油通路（102）へ流入して第２流体室（82）へ漏れ出ることを一層確実に防止することができる。
【００９７】
なお、本実施形態では、双方の第２油溜め溝（101,111）を上記空間（69）から距離をおいて形成したが、いずれか一方だけをそうするようにしてもよい。例えば、条規実施形態において、何れか一方の第２油溜め溝（101,111）は偏心部（42,43）の外周面の厚み方向（図２の上下方向）全体に亘って形成するようにしてもよい。
【００９８】
−実施形態１の変形例−
上記実施形態１の各変形例について説明する。ここでは、上記実施形態１と異なる点を説明する。
【００９９】
−変形例１−
上記実施形態１の変形例１について、図５を参照しながら説明する。本変形例は、上記実施形態１の空調機（10）において、膨張機（30）に対する冷凍機油の供給元を変更したものである。
【０１００】
本変形例の空調機（10）では、冷媒回路（11）に油分離器（112）が設けられている。冷媒回路（11）において、油分離器（112）は、第２四方切換弁（13）の第２ポートと膨張機（30）の流入管（35）との間に設けられている。つまり、油分離器（112）は、圧縮機（20）の吐出側（吐出管（26））から膨張機（30）の流入側（流入管（35））までの高圧ラインに設けられている。この油分離器（112）には、室外熱交換器（14）と室内熱交換器（15）のうちガスクーラ（放熱器）として動作する方を通過した超臨界状態の冷媒が流入する。この油分離器（112）は、流入した冷媒から冷凍機油を分離し、冷凍機油が除去された冷媒を膨張機（30）へ向けて送り出す。
【０１０１】
また、本変形例の空調機（10）では、給油用配管（91）の流入端が油分離器（112）の底部に接続されている。そして、油分離器（112）内の冷凍機油は、給油用配管（91）を通って上記実施形態１と同様に膨張機構（31）内の高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）とへ分流する。上述したように、油分離器（112）へ流入する冷媒の圧力は、冷凍サイクルの高圧と同等になっている。このため、油分離器（112）内の冷凍機油の圧力も冷凍サイクルの高圧と同等となる。したがって、本変形例では、この油分離器（112）内の冷凍機油が冷媒回路（11）内に存在する高圧の冷凍機油として給油用配管（91）を通って膨張機構（31）へ供給される。
【０１０２】
−変形例２−
上記実施形態１の変形例２について、図６を参照しながら説明する。本変形例は、上記変形例１において油分離器（112）の接続位置を変更したものである。
【０１０３】
本変形例の冷媒回路（11）では、圧縮機（20）の吐出管（26）と第１四方切換弁（12）の第１ポートとの間に油分離器（112）が設けられている。つまり、本変形例においても、油分離器（112）は圧縮機（20）の吐出側（吐出管（26））から膨張機（30）の流入側（流入管（35））までの高圧ラインに設けられている。この油分離器（112）には、圧縮機（20）から吐出された超臨界状態の冷媒が流入する。この油分離器（112）は、流入した冷媒から冷凍機油を分離し、冷凍機油が除去された冷媒を第１四方切換弁（12）へ向けて送り出す。また、本変形例においても、給油用配管（91）の流入端が油分離器（112）の底部に接続され、冷凍サイクルの高圧と同等の圧力の冷凍機油が油分離器（112）から給油用配管（91）へ流入する点は上記変形例１と同様である。したがって、本変形例の場合も、油分離器（112）内の冷凍機油が冷媒回路（11）内に存在する高圧の冷凍機油として膨張機構（31）へ供給される。
【０１０４】
−変形例３−
上記実施形態１の変形例３について、図７を参照しながら説明する。本変形例は、上記実施形態１の冷媒回路（11）において油戻し用配管（18）を設けたものである。
【０１０５】
上記油戻し用配管（18）は、その流入端が膨張機（30）に接続され、その流出端が吸入側配管（16）に接続されている。具体的に、油戻し用配管（18）の流入端は、膨張機ケーシング（34）の底部を貫通し、膨張機ケーシング（34）の内部空間に開口している。この油戻し用配管（18）の流入端は、膨張機ケーシング（34）の底面付近に開口している。
【０１０６】
上記膨張機（30）において、第１ロータリ機構部（70）の潤滑部や主軸部（41）の軸受部（下側の軸受部）には高圧の冷凍機油が供給されるため、その軸受部から冷凍機油がリアヘッド（62）と主軸部（41）との隙間を通じて膨張機ケーシング（34）内へ多少漏れ出てしまう。この漏れ出た冷凍機油は、膨張機ケーシング（34）の底部に溜まり込む（油溜まり（37））。ところが、本変形例では、膨張機ケーシング（34）内の底部に溜まった冷凍機油は、油戻し用配管（18）を通って吸入側配管（16）へ流入し、吸入側配管（16）を流れる冷媒と共に圧縮機（20）へ吸入される。吸入側配管（16）を流れる冷媒の圧力は、冷媒回路（11）内で最も低くなっている。このため、膨張機ケーシング（34）内の冷凍機油は、油戻し用配管（18）を流れて吸入側配管（16）に流入する。この結果、油上がりを一層抑制することができる。
【０１０７】
《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、図８に示すように、上記実施形態１の空調機（10）において給油手段（90）の構成を変更したものである。ここでは、上記実施形態１と異なる点を説明する。
【０１０８】
本実施形態において、給油手段（90）の給油用配管（91）の流出端は、分岐することなく膨張機構（31）に直に接続されている。なお、給油用配管（91）の流入端は上記実施形態１と同様に圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）に連通している。具体的に、給油用配管（91）の流出端は、膨張機ケーシング（34）の胴部を貫通してフロントヘッド（61）に接続され、後述する高圧側給油通路（93）に連通している。
【０１０９】
上記給油手段（90）は、膨張機構（31）に形成された高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）と油減圧手段（124,130）を備えている。高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）とは、油減圧手段（130）を介して連通している。
【０１１０】
上記高圧側給油通路（93）は、上記実施形態１と同様の配管接続部（121）と第１通路（122）と第２通路（123）と第１油溜め溝（125）と第３通路（126）と第４通路（128）と第２油溜め溝（129）を備えている。配管接続部（121）には、給油用配管（91）の流出端が挿入されている。
【０１１１】
上記低圧側給油通路（102）は、それぞれ、上記実施形態１における低圧側給油通路（102）の第１油溜め溝（107）と第３通路（108）と第４通路（110）と第２油溜め溝（111）に相当する、第４油溜め溝（134）と第６通路（133）と第５通路（131）と第３油溜め溝（132）を備えている。
【０１１２】
上記主軸部（41）の内部には、その軸方向に延びる軸内主通路（127）が形成されている。軸内主通路（127）の一端は主軸部（41）の下側端面に開口し、他端は第２偏心部（43）より少し上側まで延びている。なお、軸内主通路（127）の一端は栓（135）で閉塞されている。軸内主通路（127）において、中間プレート（63）が位置する部分には油減圧手段（130）が設けられている。軸内主通路（127）は、油減圧手段（130）よりも第１偏心部（42）側の部分（図８の下側の部分）が高圧側給油通路（93）に属し、油減圧手段（130）よりも第２偏心部（43）側の部分（図８の上側の部分）が低圧側給油通路（102）に属している。つまり、軸内主通路（127）のうち油減圧手段（130）の下方部分に上記第３通路（126）および第４通路（128）が接続され、軸内主通路（127）のうち油減圧手段（130）の上方部分に上記第６通路（133）および第５通路（131）が接続されている。
【０１１３】
また、上記中間プレート（63）には、第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）と第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）とを連通させる貫通穴が形成され、該貫通穴に油減圧手段（124）が設けられている。
【０１１４】
上記各油減圧手段（124,130）は、冷凍機油の圧力を所定圧力に減圧するためのものである。この油減圧手段（124,130）としては、スパイラルシャフトや多孔質性焼結などの絞り機構を用いることができる。
【０１１５】
本実施形態では、図８に矢印で示すように、給油用配管（91）から配管接続部（94）に流入した高圧の冷凍機油の一部は第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）に供給されて潤滑に利用され、残りは第１油溜め溝（125）に供給されると共に軸内主通路（127）に流入する。第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）に供給された高圧の冷凍機油の一部は、油減圧手段（124）で減圧された後、第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）に供給されて潤滑に利用される。つまり、第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）には高圧の冷凍機油よりも低い圧力の冷凍機油が供給される。一方、軸内主通路（127）に流入した高圧の冷凍機油の一部は、第２油溜め溝（129）に供給されて潤滑に利用される。軸内主通路（127）に流入した高圧の冷凍機油の残りは、油減圧手段（130）で減圧された後、第３油溜め溝（132）と第４油溜め溝（134）とに分流して潤滑に利用される。つまり、低圧側給油通路（102）の第３油溜め溝（132）および第４油溜め溝（134）には高圧の冷凍機油よりも低い圧力の冷凍機油が供給される。このように、本実施形態においても、第１ロータリ機構部（70）の潤滑部および主軸部（41）の軸受部（下側の軸受部）には高圧の冷凍機油が供給され、第２ロータリ機構部（80）の潤滑部や主軸部（41）の軸受部（上側の軸受部）には上記高圧の冷凍機油よりも低圧の冷凍機油が供給される。
【０１１６】
《実施形態３》
本発明の実施形態３について説明する。本実施形態は、図９および図１０に示すように、上記実施形態１の空調機（10）において膨張機構（31）および給油手段（90）の構成を変更等したものである。ここでは、上記実施形態１と異なる点を説明する。
【０１１７】
本実施形態の冷媒回路（11）は、上記実施形態１の変形例３と同様に、流入端が膨張機ケーシング（34）の油溜まり（37）に開口し、流出端が吸入側配管（16）に接続される油戻し用配管（18）が設けられている。
【０１１８】
本実施形態の膨張機（30）の膨張機構（31）は、上記実施形態１とは異なり、第１ロータリ機構部（70）と第２ロータリ機構部（80）との位置関係が上下逆となっている。具体的に、本実施形態の膨張機構（31）では、下から上へ向かって順に、フロントヘッド（61）、第２シリンダ（81）、中間プレート（63）、第１シリンダ（71）およびリアヘッド（62）が積層され、さらに該リアヘッド（62）の上側に上部プレート（65）が積層された状態となっている。上部プレート（65）は、やや厚肉の円板状に形成されている。
【０１１９】
本実施形態の給油手段（90）は、第１ロータリ機構部（70）の潤滑部に冷凍機油を供給するための高圧側給油手段（140a）と、第２ロータリ機構部（80）の潤滑部に冷凍機油を供給するための低圧側給油手段（140b）とを備えている。
【０１２０】
上記高圧側給油手段（140a）は、給油用配管（141）と、膨張機構（31）に形成される高圧側給油通路（93）とを備えている。
【０１２１】
上記給油用配管（141）の流入端は、上記実施形態１の給油用配管（91）と同様に、圧縮機ケーシング（24）を貫通し油溜まり（27）の冷凍機油に連通している。一方、給油用配管（141）の流出端は、分岐することなく、膨張機ケーシング（34）の頂部を貫通し膨張機構（31）の上部プレート（65）に直に接続されている。圧縮機ケーシング（24）の油溜まり（27）における高圧の冷凍機油は、給油用配管（141）を通って高圧側給油通路（93）へ供給される。
【０１２２】
上記冷媒回路（11）は、給油用配管（141）と吸入側配管（16）とに接続される冷却用熱交換器（142）を備えている。この冷却用熱交換器（142）は、給油用配管（141）を流れる冷凍機油と、吸入側配管（16）を流れる冷媒とを熱交換させる。また、冷媒回路（11）は、給油用配管（141）と油戻し用配管（18）とに接続される冷却用熱交換器（143）を備えている。この冷却用熱交換器（143）は、給油用配管（141）を流れる冷凍機油と、油戻し用配管（18）を流れる冷凍機油とを熱交換させるものである。
【０１２３】
上記高圧側給油通路（93）は、油溜め室（145）、第１通路（146）、第２通路（147）、軸内主通路（148）、第３通路（149）および油溜め溝（150）を備えている。油溜め室（145）は、上部プレート（65）の下面中央に円形で凹陥状に形成され、給油用配管（141）の流出端が開口している。油溜め室（145）は出力軸（40）の上端面と対向している。第１通路（146）は、上部プレート（65）の下面に形成された凹溝であり、油溜め室（145）と接続している。第２通路（147）は、リアヘッド（62）をその厚み方向に貫通し、第１通路（146）と第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）とを連通させている。軸内主通路（148）は、主軸部（41）の内部において軸方向に延びており、一端が主軸部（41）の上端面に開口して油溜め室（145）に連通し、他端が第１偏心部（42）の中央付近まで延びている。第３通路（149）は、主軸部（41）内に形成され、軸内主通路（148）と油溜め溝（150）とを連通させている。油溜め溝（150）は、第１偏心部（42）の外周面に形成され、上記実施形態１における低圧側給油通路（102）の第２油溜め溝（111）と同様に形成されている。
【０１２４】
上記低圧側給油手段（140b）は、ポンプ（160）と、膨張機構（31）に形成される低圧側給油通路（102）とを備えている。
【０１２５】
上記ポンプ（160）は、主軸部（41）の下端部に設けられ、油溜まり（37）の冷凍機油に浸漬している。このポンプ（160）は、油溜まり（37）の冷凍機油を汲み上げ、低圧側給油通路（102）へ供給する。そして、このポンプ（160）の吐出圧力、即ちポンプ（160）による冷凍機油の供給圧力は、高圧側給油通路（93）に供給される高圧の冷凍機油よりも低圧である。また、油溜まり（37）の冷凍機油の圧力は、膨張機ケーシング（34）の内圧と同等であり、比較的低圧である。
【０１２６】
上記低圧側給油通路（102）は、軸内主通路（151）、第１通路（152）、第１油溜め溝（153）、第２通路（154）、第３通路（155）および第２油溜め溝（156）を備えている。軸内主通路（151）は、主軸部（41）の内部において軸方向に延びており、一端が主軸部（41）の下端面に開口し、他端が第２偏心部（43）の中央付近まで延びている。ポンプ（160）によって吐出された冷凍機油は軸内主通路（151）の一端から流入する。第１通路（152）は、主軸部（41）内に形成され、軸内主通路（151）と第１油溜め溝（153）とを連通させている。第１油溜め溝（153）は、フロントヘッド（61）の貫通穴の内縁部に形成され、上記実施形態１における高圧側給油通路（93）の第１油溜め溝（97）と同様に形成されている。第２通路（154）は、フロントヘッド（61）に形成され、第１油溜め溝（153）と第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）とを連通させている。第３通路（155）は、主軸部（41）内に形成され、軸内主通路（151）と第２油溜め溝（156）とを連通させている。第２油溜め溝（156）は、第２偏心部（43）の外周面に形成され、上記実施形態１における高圧側給油通路（93）の第２油溜め溝（101）と同様に形成されている。
【０１２７】
このように、高圧側給油手段（140a）と低圧側給油手段（140b）とは冷凍機油の供給元が異なる。また、上記実施形態１と同様に、高圧側給油通路（93）と低圧側給油通路（102）とは、互いに連通していない、即ち互いに遮断されている。
【０１２８】
図１０に矢印で示すように、高圧側給油手段（140a）では、圧縮機ケーシング（24）内から給油用配管（141）を通じて油溜め室（145）に流入した高圧の冷凍機油の一部は第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）に供給されて潤滑に利用され、残りは軸内主通路（148）を通り油溜め溝（150）に供給されて潤滑に利用される。なお、油溜め室（145）から軸内主通路（148）に流入する冷凍機油の一部は、リアヘッド（62）と主軸部（41）との摺動部の潤滑に利用される。低圧側給油手段（140b）では、膨張機ケーシング（34）の油溜まり（37）からポンプ（160）によって冷凍機油が軸内主通路（151）へ供給される。この供給圧力は、高圧側給油通路（93）を通じて供給される高圧の冷凍機油よりも低圧である。つまり、軸内主通路（151）には、高圧側給油通路（93）の冷凍機油よりも低圧の冷凍機油が供給される。軸内主通路（151）に流入した冷凍機油の一部は、第１油溜め溝（153）と第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）とに供給されて、それぞれ潤滑に利用される。軸内主通路（151）に流入した冷凍機油の残りは、第２油溜め溝（156）に供給されて潤滑に利用される。このように、本実施形態においても、第１ロータリ機構部（70）の潤滑部および主軸部（41）の軸受部には高圧の冷凍機油が供給され、第２ロータリ機構部（80）の潤滑部や主軸部（41）の軸受部には上記高圧の冷凍機油よりも低圧の冷凍機油が供給される。
【０１２９】
また、圧縮機ケーシング（24）内から給油用配管（141）に流入した高温高圧の冷凍機油は、冷却用熱交換器（142）で吸入側配管（16）内の冷媒と熱交換して冷却され、さらに冷却用熱交換器（143）で油戻し用配管（18）を流れる比較的低温の冷凍機油と熱交換して冷却される。そのため、第１ロータリ機構部（70）へは比較的低温の冷凍機油が供給される。そのため、第１ロータリ機構部（70）において、冷凍機油が第１流体室（72）に漏れ出ても、それほど冷媒の熱ロスは生じない。よって、空調機（10）のエネルギー効率が向上する。
【０１３０】
−実施形態３の変形例−
上記実施形態３の変形例について説明する。本変形例は、上記実施形態３の冷媒回路（11）において気液分離器（161）を追加で備えるようにしたものである。ここでは、上記実施形態３と異なる点を説明する。
【０１３１】
上記気液分離器（161）は、冷媒回路（11）において、膨張機（30）の流出管（36）と第２四方切換弁（13）の第１ポートとの間に設けられている。この気液分離器（161）には、膨張機（30）で膨張した冷媒が流入する。気液分離器（161）は、流入した冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離し、液冷媒を室外熱交換器（14）と室内熱交換器（15）のうちガスクーラ（蒸発器）として動作する方へ向けて送り出す。さらに、冷媒回路（11）は、膨張機ケーシング（34）と気液分離器（161）とを接続する連通配管（162）が設けられている。連通配管（162）は、一端が気液分離器（161）の気層空間に開口し、他端が膨張ケーシング（34）の内部空間に開口している。これにより、膨張機（30）の流出側と膨張機ケーシング（34）内とが気液分離器（161）および連通配管（162）を通じて連通することになる。したがって、膨張機ケーシング（34）の内部空間は低温低圧状態となる。その結果、膨張機構（31）の雰囲気温度が低下し、膨張機構（31）を流通する冷媒の熱ロスが低減される。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
以上説明したように、本発明は、膨張機を備えた冷凍装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】図１は、実施形態１に係る空調機の全体構成を示す配管系統図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る膨張機の要部を示す概略の縦断面図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る膨張機構の要部拡大図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る膨張機構の出力軸の回転角９０°毎の各ロータリ機構部の状態を示す概略の横断面図である。
【図５】図５は、実施形態１の変形例１に係る空調機の全体構成を示す配管系統図である。
【図６】図６は、実施形態１の変形例２に係る空調機の全体構成を示す配管系統図である。
【図７】図７は、実施形態１の変形例３に係る空調機の全体構成を示す配管系統図である。
【図８】図８は、実施形態２に係る膨張機の要部を示す概略の縦断面図である。
【図９】図９は、実施形態３に係る空調機の全体構成を示す配管系統図である。
【図１０】図１０は、実施形態３に係る膨張機の要部を示す概略の縦断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態３の変形例に係る空調機の全体構成を示す配管系統図である。
【符号の説明】
【０１３４】
10        空調機（冷凍装置）
11        冷媒回路
14        室外熱交換器（蒸発器）
15        室内熱交換器（蒸発器）
20        圧縮機
21        圧縮機構
24        圧縮機ケーシング（ケーシング）
27        油溜まり
30        膨張機
31        膨張機構
33        発電機
34        膨張機ケーシング（ケーシング）
37        油溜まり
40        出力軸
70        第１ロータリ機構部（高圧側膨張機構部）
72        第１流体室（流体室）
80        第２ロータリ機構部（低圧側膨張機構部）
82        第２流体室（流体室）
90        給油手段
91        給油用配管
91b       分岐配管
92        油減圧手段
93        高圧側給油通路
102       低圧側給油通路
130       油減圧手段
141       給油用配管
151       軸内主通路
160       ポンプ
161       気液分離器
162       連通配管
【図１】
2010164225.tif 000003
【図２】
2010164225.tif 000004
【図３】
2010164225.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010164225.tif 000007
【図６】
2010164225.tif 000008
【図７】
2010164225.tif 000009
【図８】
2010164225.tif 000010
【図９】
2010164225.tif 000011
【図１０】
2010164225.tif 000012
【図１１】
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