(57)【要約】  流体機械（１０）は、オイル溜まり（１６）が底部に形成される密閉容器（１１）と、オイル溜まりの上層部（１６ａ）に溜められたオイルが供給される主圧縮機構（３）と、回転電動機（８）と、主圧縮機構（３）と回転電動機（８）とを連結する主圧縮機構用シャフト（３８）と、上層部（１６ａ）より低い位置に配置され、作動流体から動力を回収する動力回収機構（５）と、上層部（１６ａ）より低い位置に配置された副圧縮機構（２）と、動力回収機構（５）と副圧縮機構（２）とを連結する動力回収シャフト（１６）と、上層部（１６ａ）と動力回収機構（５）との間に位置し、オイル溜まり（１６）の上層部（１６ａ）と、動力回収機構（５）が配置されたオイル溜まりの下層部（１６ｂ）との間のオイルの流通を制限する断熱構造（８０）とを備えている。
2008139680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルが溜められるオイル溜まりが底部に形成される密閉容器と、
前記密閉容器内に配置され、前記オイル溜まりの上層部に溜められた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構と、
前記密閉容器内において、前記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構が駆動されるように、前記主圧縮機構と前記回転電動機とを連結する主圧縮機構用シャフトと、
前記オイル溜まり内において、前記上層部より低い位置に配置され、前記作動流体を吸入する吸入行程と、前記吸入した作動流体を吐出する吐出行程とを少なくとも行うことにより、前記作動流体から動力を回収する動力回収機構と、
前記オイル溜まり内において、前記上層部より低い位置に配置され、前記作動流体を圧縮して前記主圧縮機構側に吐出する副圧縮機構と、
前記動力回収機構で回収された動力によって前記副圧縮機構が駆動されるように、前記動力回収機構と副圧縮機構とを連結する動力回収シャフトと、
前記上層部と前記動力回収機構との間に位置し、前記オイル溜まりの上層部と、前記動力回収機構が配置された前記オイル溜まりの下層部との間のオイルの流通を制限する少なくともひとつの断熱構造と、
を備えた流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載された流体機械において、
前記少なくともひとつの断熱構造は、前記動力回収機構及び副圧縮機構とは隔離されている流体機械。
【請求項３】
請求項１に記載された流体機械において、
前記動力回収機構は、前記副圧縮機構よりも下方に配置されている流体機械。
【請求項４】
請求項１に記載された流体機械において、
前記動力回収機構は、前記副圧縮機構よりも下方に配置されており、
前記少なくともひとつの断熱構造は、
前記主圧縮機構と前記副圧縮機構との間に配置された第１の断熱構造と、
前記副圧縮機構と前記動力回収機構との間に配置された第２の断熱構造と、
を含む流体機械。
【請求項５】
請求項１に記載された流体機械において、
前記少なくともひとつの断熱構造は、前記動力回収機構及び前記副圧縮機構とは別の部材で構成されている流体機械。
【請求項６】
請求項１に記載された流体機械において、
前記オイルは、前記密閉容器の内壁と、前記少なくともひとつの断熱構造との間の隙間を通じて前記上層部と前記下層部との間を流通可能である流体機械。
【請求項７】
請求項１に記載された流体機械において、
前記断熱構造には、前記上層部と前記下層部とを連通させるオイル流通孔が形成されている流体機械。
【請求項８】
請求項１に記載された流体機械において、
前記断熱構造は、
前記上層部と前記下層部とを隔離するように配置され、前記上層部と前記下層部とを連通させる連通孔が形成された板状部と、
前記板状部から前記上層部側に向かって延び、前記連通孔とつながる貫通孔が内部に形成された筒状部と、
を有する流体機械。
【請求項９】
請求項８に記載された流体機械において、
前記上層部と前記下層部とは、前記断熱構造により分離されている流体機械。
【請求項１０】
請求項１に記載された流体機械において、
前記断熱構造は、前記上層部と前記下層部とを隔離するように配置され、前記上層部と前記下層部とを連通させる連通孔が形成された板状部材を備え、
前記板状部材には、前記板状部材の前記上層部側の表層部と、前記板状部材の前記下層部側の表層部とを隔離する内部空間が形成されている流体機械。
【請求項１１】
請求項１０に記載された流体機械において、
前記上層部側の表層部と前記下層部側の表層部とのうちの少なくとも一方には、前記内部空間と前記オイル溜まりとを連通させる開孔が形成されている流体機械。
【請求項１２】
請求項１０に記載された流体機械において、
前記内部空間は、前記密閉容器の内壁に面している流体機械。
【請求項１３】
請求項１に記載された流体機械において、
前記断熱構造は、
前記上層部と前記下層部との間において、前記密閉容器の内壁から離間して位置する板状部と、
前記板状部と前記密閉容器の内壁との間に配置され、前記板状部と前記密閉容器の内壁とを接続する周縁部と、
を有し、
前記周縁部には、
前記板状部よりも前記上層部側にまで延び、前記密閉容器の内壁に面する第１の内部空間と、前記板状部よりも前記下層部側に延び、前記密閉容器の内壁に面する第２の内部空間とのうちの少なくとも一方を含む内部空間が形成されている流体機械。
【請求項１４】
請求項１３に記載された流体機械において、
前記板状部には、前記板状部の前記上層部側の表層部と前記下層部側の表層部とを隔離する内部空間が形成されている流体機械。
【請求項１５】
請求項１０に記載された流体機械において、
前記内部空間には、前記オイル又は前記作動流体が充填されている流体機械。
【請求項１６】
請求項１に記載された流体機械において、
前記上層部を、前記オイル溜まりの表層に位置する第１の上層部と、前記第１の上層部よりも下方に位置する第２の上層部とに区分するように配置され、前記第１の上層部と前記第２の上層部とを連通させる１又は複数の連通孔が形成された板状部材をさらに備え、
前記回転電動機は、前記主圧縮機構よりも前記オイル溜まり寄りに配置されている流体機械。
【請求項１７】
請求項１に記載された流体機械において、
前記動力回収シャフトには、前記動力回収シャフトの下端面に開口し、前記動力回収機構と前記副圧縮機構とに前記オイルを供給するオイル供給路が形成されている流体機械。
【請求項１８】
請求項３に記載された流体機械において、
前記動力回収機構又は前記副圧縮機構が前記密閉容器に対して固定されている流体機械。
【請求項１９】
請求項１に記載された流体機械において、
前記主圧縮機構は、前記オイル溜まりよりも高い位置に配置されており、
前記主圧縮機構用シャフトの下端部は、前記上層部に達しており、
前記主圧縮機構用シャフトの下端部に取り付けられ、前記上層部のオイルを吸引するオイルポンプをさらに備え、
前記主圧縮機構用シャフトには、前記オイルポンプにより吸引されたオイルを前記主圧縮機構に対して供給するオイル供給路が形成されている流体機械。
【請求項２０】
請求項１に記載された流体機械において、
前記主圧縮機構は、前記上層部に浸漬されている流体機械。
【請求項２１】
請求項１に記載された流体機械において、
前記副圧縮機構は、前記作動流体を吸入する吸入行程と、前記吸入した作動流体を吐出する吐出行程とを行うことにより、前記作動流体を圧縮させるものであり、
前記副圧縮機構と前記動力回収機構とのうちの少なくとも一方は、前記吸入行程と前記吐出行程とが実質的に連続して行われる流体圧モータである流体機械。
【請求項２２】
請求項１に記載された流体機械において、
前記主圧縮機構は、前記圧縮した作動流体を前記密閉容器内に吐出する流体機械。
【請求項２３】
オイルが溜められるオイル溜まりが底部に形成される密閉容器と、
前記密閉容器内に配置され、前記オイル溜まりの上層部に溜められた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構と、
前記密閉容器内において、前記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構が駆動されるように、前記主圧縮機構と前記回転電動機とを連結する主圧縮機構用シャフトと、
前記オイル溜まり内において、前記上層部より低い位置に配置され、前記作動流体を吸入する吸入行程と、前記吸入した作動流体を吐出する吐出行程とを少なくとも行うことにより、前記作動流体から動力を回収する動力回収機構と、
前記オイル溜まり内において、前記上層部より低い位置に配置され、前記作動流体を圧縮して前記主圧縮機構側に吐出する副圧縮機構と、
前記動力回収機構で回収された動力によって前記副圧縮機構が駆動されるように、前記動力回収機構と副圧縮機構とを連結する動力回収シャフトと、
を備えた流体機械。
【請求項２４】
請求項１に記載された流体機械を備えた冷凍サイクル装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載された流体機械を備えた冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体機械及びそれを備えた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、膨張機構と圧縮機構とを備えた流体機械として、例えば、特開２００５−２９９６３２号公報等には膨張機一体型圧縮機が開示されている。図１８に示すように、特開２００５−２９９６３２号公報に記載された膨張機一体型圧縮機１３０は、密閉容器１２０と、圧縮機構１２１と、電動機１２２と、膨張機構１２３とを備えている。電動機１２２と、圧縮機構１２１と、膨張機構１２３とは、動力回収シャフト１２４により相互に連結されている。膨張機構１２３は、膨張する冷媒から動力を回収する。膨張機構１２３により回収された動力は、動力回収シャフト１２４を介して圧縮機構１２１に対して付与される。これにより、圧縮機構１２１を駆動する電動機１２２の消費電力が低減される。その結果、膨張機一体型圧縮機１３０を用いた冷凍サイクル装置の成績係数（ＣＯＰ：Coefficient Of Performance）が向上する。【０００３】
膨張機一体型圧縮機１３０では、密閉容器１２０の底部１２５は、冷凍機油を溜めるオイル溜まりとして利用されている。底部１２５に溜められた冷凍機油は、動力回収シャフト１２４の下端部に配置されたオイルポンプ１２６によって密閉容器１２０の上部に汲み上げられる。オイルポンプ１２６によって汲み上げられた冷凍機油は、動力回収シャフト１２４の内部に形成された給油路１２７を経由して、圧縮機構１２１及び膨張機構１２３に供給される。これにより、圧縮機構１２１や膨張機構１２３の摺動部における潤滑性とシール性とが確保されている。【０００４】
膨張機構１２３の上部には、オイル戻し経路１２８が形成されている。オイル戻し経路１２８の一端は、動力回収シャフト１２４の給油路１２７に接続されている。オイル戻し経路１２８の他端は、膨張機構１２３の下方に向かって開口している。一般的に、膨張機構１２３の信頼性を確保するため、膨張機構１２３には、冷凍機油が過剰に供給される。この過剰に供給された冷凍機油は、上記オイル戻し経路１２８を経由してオイル溜まりに戻される。【０００５】
ところで、圧縮機構１２１から冷媒に混入して排出される冷凍機油の量と、膨張機構１２３から冷媒に混入して排出される冷凍機油の量とは、相互に相違する。このため、圧縮機構１２１と膨張機構１２３とが、それぞれ別個の密閉容器内に収容されている場合は、圧縮機構１２１が収容された密閉容器内に溜められた冷凍機油、又は膨張機構１２３が収容された密閉容器内に溜められた冷凍機油に過不足が生じる虞がある。【０００６】
これに対して、膨張機一体型圧縮機１３０では、膨張機構１２３と圧縮機構１２１とは、同一の密閉容器１２０内に配置されており、オイル溜まりが共通化されている。このため、膨張機一体型圧縮機１３０では、上述のようなオイルの過不足といった問題は生じない。【０００７】
しかしながら、膨張機一体型圧縮機１３０のように、膨張機構１２３と圧縮機構１２１とを同一の密閉容器１２０内に収納した場合、膨張機構１２３と圧縮機構１２１との間で熱移動が生じやすくなる。膨張機構１２３と圧縮機構１２１との間で熱移動が生じると、膨張機一体型圧縮機１３０のＣＯＰが低下するという問題が生じる。
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、斯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、膨張機構と圧縮機構とが同一の密閉容器内に収納された流体機械において、膨張機構と圧縮機構との間の熱移動を抑制することにある。
【０００９】
本発明に係る第１の流体機械は、オイルが溜められるオイル溜まりが底部に形成される密閉容器と、密閉容器内に配置され、オイル溜まりの上層部に溜められた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構と、密閉容器内において、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、回転電動機によって主圧縮機構が駆動されるように、主圧縮機構と回転電動機とを連結する主圧縮機構用シャフトと、オイル溜まり内において、上層部より低い位置に配置され、作動流体を吸入する吸入行程と、吸入した作動流体を吐出する吐出行程とを少なくとも行うことにより、作動流体から動力を回収する動力回収機構と、オイル溜まり内において、上層部より低い位置に配置され、作動流体を圧縮して主圧縮機構側に吐出する副圧縮機構と、動力回収機構で回収された動力によって副圧縮機構が駆動されるように、動力回収機構と副圧縮機構とを連結する動力回収シャフトと、上層部と動力回収機構との間に位置し、オイル溜まりの上層部と、動力回収機構が配置されたオイル溜まりの下層部との間のオイルの流通を制限する少なくともひとつの断熱構造とを備えている。
【００１０】
本発明に係る第１の流体機械では、オイル溜まりの上層部に溜められたオイルが主圧縮機構に供給される。このため、オイル溜まりの上層部と主圧縮機構とにおいて、主圧縮機構を循環するオイルの循環サイクルが形成される。よって、オイル溜まりの上層部に溜められたオイルは比較的高温になる一方、オイル溜まりの下層部に溜められたオイルは、比較的低温のままとなる。従って、オイル溜まりの下層部に配置された動力回収機構は、比較的低温に保たれる。また、断熱構造によって、オイル溜まりの上層部と、オイル溜まりの下層部との間のオイルの流通が制限される。よって、オイル溜まりの上層部に溜められた比較的高温のオイルがオイル溜まりの下層部に流入することが抑制されると共に、オイル溜まりの下層部に溜められた比較的低温のオイルがオイル溜まりの上層部に流入することが抑制される。その結果、主圧縮機構と動力回収機構との間の熱移動を効果的に抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る第２の流体機械は、オイルが溜められるオイル溜まりが底部に形成される密閉容器と、密閉容器内に配置され、オイル溜まりの上層部に溜められた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構と、密閉容器内において、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、回転電動機によって主圧縮機構が駆動されるように、主圧縮機構と回転電動機とを連結する主圧縮機構用シャフトと、オイル溜まり内において、上層部より低い位置に配置され、作動流体を吸入する吸入行程と、吸入した作動流体を吐出する吐出行程とを少なくとも行うことにより、作動流体から動力を回収する動力回収機構と、オイル溜まり内において、上層部より低い位置に配置され、作動流体を圧縮して主圧縮機構側に吐出する副圧縮機構と、動力回収機構で回収された動力によって副圧縮機構が駆動されるように、動力回収機構と副圧縮機構とを連結する動力回収シャフトとを備えている。
【００１２】
本発明に係る第２の流体機械では、オイル溜まりの上層部に溜められたオイルが主圧縮機構に供給される。このため、オイル溜まりの上層部と主圧縮機構とにおいて、主圧縮機構を循環するオイルの循環サイクルが形成される。よって、オイル溜まりの上層部に溜められたオイルは比較的高温になる一方、オイル溜まりの下層部に溜められたオイルは、比較的低温のままとなる。従って、オイル溜まりの下層部に配置された動力回収機構は、比較的低温に保たれる。その結果、主圧縮機構と動力回収機構との間の熱移動を効果的に抑制することができる。
【００１３】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記本発明に係る第１又は第２の流体機械を備えている。
【００１４】
本発明によれば、膨張機構と圧縮機構とが同一の密閉容器内に収納された流体機械において、膨張機構と圧縮機構との間の熱移動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図２】実施形態１における流体機械の概略構成図
【図３】実施形態２における流体機械の概略構成図
【図４】実施形態３における流体機械の概略構成図
【図５】変形例１における流体機械の概略構成図
【図６】実施形態４における流体機械の概略構成図
【図７】実施形態４における流体機械の断面図
【図８】オイルポンプの断面図
【図９】図７におけるIX-IX矢視図
【図１０】図７におけるX-X矢視図
【図１１】膨張機構の動作原理図
【図１２】副圧縮機構の動作原理図
【図１３】実施形態５における流体機械の断面図
【図１４】実施形態５における冷凍サイクルのモリエル線図
【図１５】実施形態６における流体機械の断面図
【図１６】変形例２における流体機械の断面図
【図１７】変形例３における流体機械の断面図
【図１８】特開２００５−２９９６３２号公報に記載された膨張機一体型圧縮機の断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
《実施形態１》
以下、本発明を実施した実施の形態について、図１に示す冷凍サイクル装置１を例に挙げて説明する。但し、冷凍サイクル装置１は、単なる例示であって、本発明は、ここで説明する冷凍サイクル装置１に限定されない。【００１７】
＜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、２つの四方弁１７及び１８が配置された冷媒回路９を備えている。冷媒回路９は、主圧縮機構３と、第１の熱交換器４と、動力回収機構５と、第２の熱交換器６と、副圧縮機構２とを備えている。冷媒回路９には、作動流体として、冷媒回路９の高圧側部分において超臨界圧力となる冷媒が充填されている。具体的に、冷媒回路９では、二酸化炭素が冷媒として充填されている。【００１８】
但し、本発明において、冷媒は二酸化炭素に限定されない。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。【００１９】
冷凍サイクル装置１は、四方弁１７及び１８のＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄが接続された状態、又は四方弁１７及び１８のＡ−Ｃ、Ｂ−Ｄが接続された状態で使用される。まず、四方弁１７及び１８のＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄが接続された状態について説明する。【００２０】
−四方弁１７及び１８のＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄが接続されている場合−
まず、主圧縮機構３によって圧縮された冷媒は、一旦、密閉容器１１の内部空間１１ｂに吐出される。内部空間１１ｂに吐出された冷媒は、密閉容器１１に取り付けられた吐出管１１ａから冷媒回路９へと吐出される。【００２１】
吐出された冷媒は、四方弁１７を経由して、第１の熱交換器４に供給される。この場合、第１の熱交換器４は、放熱器として機能する。【００２２】
第１の熱交換器４からの冷媒は、四方弁１８を経由して、吸入管２８から動力回収機構５に供給される。動力回収機構５は、冷媒を吸入する行程と、冷媒を吐出する行程とを行うことで、冷媒を膨張させると共に、膨張する冷媒から動力を回収する。【００２３】
動力回収機構５の吐出管３１から吐出された冷媒は、四方弁１８を経由して、第２の熱交換器６に供給される。この場合、第２の熱交換器６は、蒸発器として機能する。つまり、第２の熱交換器６は、冷媒を蒸発させる。【００２４】
第２の熱交換器６からの冷媒は、四方弁１７を経由して、吸入管４８から副圧縮機構２に供給される。ここで、副圧縮機構２は、動力回収シャフト１２によって動力回収機構５と連結されている。この動力回収シャフト１２によって、動力回収機構５において回収された動力が副圧縮機構２に伝達される。副圧縮機構２は、この伝達された動力により駆動され、冷媒を吸入する行程と、冷媒を吐出する行程とを行うことで、冷媒を予備的に圧縮する（昇圧する）。このようにして、動力回収機構５において、冷媒から回収されたエネルギーは、副圧縮機構２において、再び冷媒に付与される。副圧縮機構２から吐出された冷媒は、連絡管７０を経由して主圧縮機構３に供給される。【００２５】
−四方弁１７及び１８のＡ−Ｃ、Ｂ−Ｄが接続されている場合−
一方、四方弁１７及び１８のＡ−Ｃ、Ｂ−Ｄが接続されている場合は、主圧縮機構３により圧縮された冷媒は、四方弁１７を経由して第２の熱交換器６に供給される。この場合は、第２の熱交換器６が放熱器として機能する。【００２６】
第２の熱交換器６からの冷媒は、四方弁１８を経由して動力回収機構５に供給される。この動力回収機構５において、冷媒は膨張させられる。動力回収機構５からの冷媒は、四方弁１８を経由して第１の熱交換器４に供給される。ここでは、第１の熱交換器４は、蒸発器として機能する。つまり、第１の熱交換器４により冷媒は蒸発させられる。【００２７】
第１の熱交換器４からの冷媒は、四方弁１７を経由して、副圧縮機構２に供給される。副圧縮機構２に供給された冷媒は、副圧縮機構２によって予備的に圧縮される。その後、冷媒は、連絡管７０を経由して主圧縮機構３に供給される。【００２８】
＜流体機械１０＞
図１及び図２に示すように、流体機械１０は、略円柱状の密閉容器１１と、主圧縮機構３と、回転電動機８と、動力回収機構５と、副圧縮機構２と、オイル攪拌抑制板２０とを備えている。密閉容器１１の底部には、冷凍機油（オイル）が溜められるオイル溜まり１６が形成されている。【００２９】
（オイル攪拌抑制板２０）
オイル攪拌抑制板（板状部材）２０は、オイル溜まり１６内に配置されている。詳細には、オイル攪拌抑制板２０は、オイル溜まり１６の上層部１６ａに配置されている。オイル溜まり１６の上層部１６ａは、このオイル攪拌抑制板２０によって、表層に位置する第１の上層部（表層部）１６ｃと、第１の上層部１６ｃよりも下方に位置する第２の上層部１６ｄとに区分されている。オイル攪拌抑制板２０には、１又は複数の孔２０ａが形成されている。第１の上層部１６ｃと第２の上層部１６ｄとは、この１又は複数の孔２０ａによって連通している。これにより、第１の上層部１６ｃと第２の上層部１６ｄとの間を、冷凍機油が流通可能となっている。【００３０】
（主圧縮機構３）
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、主圧縮機構３と、回転電動機８とが配置されている。詳細には、主圧縮機構３がオイル溜まり１６から最も離れた位置に配置されている。回転電動機８は、主圧縮機構３よりも低い位置に配置されている。回転電動機８と主圧縮機構３とは、主圧縮機構用シャフト３８により接続されている。この主圧縮機構用シャフト３８を介して、回転電動機８の動力が主圧縮機構３に伝達されることで、主圧縮機構３が駆動される。主圧縮機構３は、圧縮した作動流体としての冷媒を密閉容器１１の内部空間１１ｂに吐出する。吐出された比較的高圧の冷媒は、この内部空間１１ｂにおいて一旦滞留した後、密閉容器１１に取り付けられた吐出管１１ａから冷媒回路９に吐出される。【００３１】
尚、主圧縮機構３は、冷媒を圧縮可能なものであれば特に限定されない。例えば、主圧縮機構３は、スクロール型の圧縮機構であってもよい。また、主圧縮機構３は、ロータリ型の圧縮機構であってもよい。【００３２】
主圧縮機構用シャフト３８は、図２に示すように、回転電動機８からさらに下方に延びている。主圧縮機構用シャフト３８は、下端部において、密閉容器１１に対して固定された副軸受部材７１により回転自在に支持されている。主圧縮機構用シャフト３８の下端部は、オイル溜まり１６の上層部１６ａに位置している。詳細には、主圧縮機構用シャフト３８の下端部は、オイル溜まり１６の第２の上層部１６ｄに位置している。【００３３】
主圧縮機構用シャフト３８の下端部には、下部に吸入口７２ａが形成されたオイルポンプ７２が取り付けられている。このオイルポンプ７２により、オイル溜まり１６の第２の上層部１６ｄの冷凍機油が吸入される。吸入された冷凍機油は、図２に示すように、主圧縮機構用シャフト３８の軸方向に延びるように、主圧縮機構用シャフト３８の内部に形成されたオイル供給路３８ａを経由して主圧縮機構３に供給される。これにより、主圧縮機構３の各摺動部の潤滑及びシールが行われている。主圧縮機構３に供給された冷凍機油は、主圧縮機構３から再びオイル溜まり１６の上層部１６ａに戻される。【００３４】
尚、オイルポンプ７２の形態は、特に限定されない。オイルポンプ７２は、例えばトロコイドポンプであってもよい。尚、トロコイドポンプの詳細な構造に関しては、下記実施形態４において説明する。【００３５】
（動力回収機構５及び副圧縮機構２）
オイル溜まり１６内には、動力回収機構５と、副圧縮機構２とが配置されている。詳細には、副圧縮機構２は、上層部１６ａよりも下方に位置する下層部１６ｂに、より詳しくは下層部１６ｂの上側の第１の下層部（中層部と称されることもある）１６ｅに配置されている。一方、動力回収機構５は、下層部１６ｂの下側の（すなわち第１の下層部１６ｅよりも下方に位置する）第２の下層部（狭義の下層部）１６ｆに配置されている。つまり、動力回収機構５の方が副圧縮機構２よりも下方に配置されている。言い換えれば、副圧縮機構２が主圧縮機構３と比較的近い位置に配置されている。動力回収機構５が主圧縮機構３から比較的離れた位置に配置されている。【００３６】
動力回収機構５と副圧縮機構２とは、主圧縮機構３に連結された主圧縮機構用シャフト３８とは別の動力回収シャフト１２により連結されている。この動力回収シャフト１２により動力回収機構５において回収された動力が副圧縮機構２に伝達されることで、副圧縮機構２が駆動される。【００３７】
動力回収機構５は、冷媒を吸入する吸入行程と、吸入した冷媒を吐出する吐出行程とを少なくとも行うことにより、冷媒から動力を回収する。具体的に、動力回収機構５は、例えば、膨張機構や流体圧モータにより構成することができる。ここで、「膨張機構」とは、冷媒を吸入する吸入行程と、吸入した冷媒を、孤立させた作動室内において膨張させる膨張行程と、膨張させた冷媒を吐出する吐出行程とを行うものである。一方、「流体圧モータ」とは、冷媒を吸入する吸入行程と、吸入した冷媒を吐出する吐出行程とを実質的に連続して行うものである。つまり、流体圧モータは、孤立させた作動室内において冷媒を膨張させる膨張行程を行わない。【００３８】
動力回収機構５が流体圧モータである場合は、動力回収機構５では、吐出行程が開始され、作動室が冷媒回路９の低圧側と連通することで、冷媒が膨張する。動力回収機構５は、比較的高圧の冷媒が冷媒回路９の高圧側から流入すると共に、吐出行程において作動室内の冷媒が冷媒回路９の低圧側へ吸引されることで回転する。これにより、動力回収機構５は、冷媒より動力を回収する。つまり、動力回収機構５は、冷媒が冷媒回路９の高圧側から低圧側へと移動するエネルギーを回収する。【００３９】
副圧縮機構２は、冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を孤立した作動室内において圧縮する圧縮行程と、圧縮された冷媒を吐出する行程とが行われるものであってもよい。また、副圧縮機構２は、冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を吐出する行程とが実質的に連続して行われるものであってもよい。【００４０】
（オイル供給路１２ａ）
動力回収シャフト１２の内部には、オイル供給路１２ａが形成されている。オイル供給路１２ａは、動力回収シャフト１２の下端部に形成されたオイル吸入口１２ｂを有する。このオイル吸入口１２ｂから冷凍機油が吸入される。吸入された冷凍機油は、オイル供給路１２ａを経由して動力回収機構５や副圧縮機構２に供給される。これにより、動力回収機構５や副圧縮機構２の摺動部の潤滑やシールが図られている。【００４１】
尚、オイル供給路１２ａは、例えば動力回収シャフト１２の外周面に螺旋状に形成されており、動力回収シャフト１２の回転に伴って冷凍機油を自動的に吸入するものであってもよい。また、オイル供給路１２ａに冷凍機油を供給するオイルポンプを別途配置してもよい。図２では、オイル供給路１２ａは、動力回収シャフト１２の軸方向に延びる線分状に描画しているが、これはオイル供給路１２ａを模式的に記載したものであり、オイル供給路１２ａの具体的な形状を示すものではない。【００４２】
（連絡管７０）
図２に示すように、流体機械１０には、少なくともその一部が密閉容器１１外に位置する連絡管７０が配置されている。この連絡管７０により、副圧縮機構２の吐出管５１と主圧縮機構３の吸入管３２ｃが接続されている。これにより、副圧縮機構２において予備的に圧縮された冷媒が主圧縮機構３に供給される。【００４３】
（断熱構造８０ａ）
本実施形態１では、図２に示すように、主圧縮機構３と動力回収機構５との間に、断熱構造８０ａが配置されている。具体的には、断熱構造８０ａは、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に配置されている。断熱構造８０ａは、副圧縮機構２及び動力回収機構５とは隔離されている。【００４４】
断熱構造８０ａは、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に配置され、上層部１６ａと下層部１６ｂとを区分する板状部材８１を備えている。板状部材８１は、動力回収機構５及び副圧縮機構２とは別の部材である。【００４５】
板状部材８１には、１又は複数の開孔８１ａが形成されている。また、板状部材８１と密閉容器１１の内壁との間には、隙間８１ｂが形成されている。これらの開孔８１ａ及び隙間８１ｂを通じて、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間で、冷凍機油が流通可能となっている。【００４６】
尚、開孔８１ａの大きさは、上層部１６ａの冷凍機油と下層部１６ｂの冷凍機油とが通過可能な大きさであれば特に限定されない。【００４７】
板状部材８１の材質は特に限定されない。但し、板状部材８１の材質は、熱伝導率が低いものであることが好ましい。例えば、板状部材８１の材質は、冷凍機油の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有するものであることが好ましい。【００４８】
＜作用及び効果＞
以上説明したように、本実施形態１では、オイル溜まり１６の上層部１６ａの冷凍機油が主圧縮機構３に供給されると共に、主圧縮機構３に供給された冷凍機油は、主圧縮機構３から上層部１６ａに戻される。つまり、図２に示すように、内部空間１１ｂのオイル溜まり１６よりも上に位置する部分と、上層部１６ａとにおいて、主圧縮機構３を経由するオイル循環経路１９ａが形成されている。このため、比較的高温である主圧縮機構３を循環する比較的高温の冷凍機油は、上層部１６ａに溜められることとなる。よって、比較的高温の冷凍機油が下層部１６ｂに流入することが抑制される。その結果、オイル溜まり１６内の冷凍機油を介しての主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が抑制される。これにより、冷凍サイクル装置１のＣＯＰを向上させることができる。【００４９】
それに対して、例えば、オイルポンプ７２をオイル溜まり１６の第２の下層部１６ｆに配置した場合は、主圧縮機構３を経由するオイル循環経路１９ａが第２の下層部１６ｆにわたって形成される。よって、比較的高温の冷凍機油が第２の下層部１６ｆにも流入する。その結果、動力回収機構５の温度が上昇する。一方、動力回収機構５によって冷却された冷凍機油が主圧縮機構３に供給されることとなる。このため、主圧縮機構３の温度は低下する。このように、下層部１６ｂの、特に第２の下層部１６ｆの冷凍機油が主圧縮機構３に供給されるようにした場合は、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動量が比較的大きくなる。よって、冷凍サイクル装置のＣＯＰが低下する。【００５０】
すなわち、本実施形態１のように、オイル溜まり１６のうち、上層部１６ａのみを経由するオイル循環経路１９ａを形成することで、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が抑制され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰも向上する。【００５１】
本実施形態１では、最も高温の冷凍機油が位置する上層部１６ａと、動力回収機構５が配置されて最も低温である第２の下層部１６ｆとの間の第１の下層部１６ｅに、中温の副圧縮機構２が配置されている。つまり、最も上に最も高温の上層部１６ａが位置し、下方にいくに従って低温となっている。このため、例えば、第２の下層部１６ｆが高温であるときとは異なり、オイル溜まり１６内において冷凍機油の対流が生じにくい。さらに、副圧縮機構２が比較的高温の主圧縮機構３寄りに配置されており、動力回収機構５が主圧縮機構３から比較的離れたところに配置されている。このため、主圧縮機構３と動力回収機構５との間に配置された副圧縮機構２が熱抵抗となり、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が効果的に抑制される。よって、冷凍サイクル装置１のＣＯＰがさらに向上する。【００５２】
さらに本実施形態１では、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間に回転電動機８が配置されている。このため、動力回収機構５が主圧縮機構３からより遠ざけられている。従って、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱交換がより効果的に抑制されている。【００５３】
また、本実施形態１では、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に、断熱構造８０ａが配置されている。これにより、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の冷凍機油の流通が特に効果的に制限される。よって、比較的高温である上層部１６ａの冷凍機油が下層部１６ｂに流入することが抑制される。また、比較的低温である下層部１６ｂの冷凍機油が上層部１６ａに流入することが抑制される。その結果、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱交換が抑制される。従って、冷凍サイクル装置１のＣＯＰがより向上する。【００５４】
尚、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の冷凍機油の流通をより効果的に抑制する観点のみからは、板状部材８１は、開孔８１ａが形成されておらず、かつ密閉容器１１の内壁との間の隙間が冷凍機油の流通を実質的に禁止するように取り付けられていることが好ましい。これによれば、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の冷凍機油の流通を実質的になくすることができる。【００５５】
しかしながら、この場合は、上層部１６ａと下層部１６ｂとが完全に隔離されてしまうこととなる。このため、冷凍サイクル装置１の運転中において、上層部１６ａの冷凍機油、若しくは下層部１６ｂの冷凍機油が不足し、主圧縮機構３、若しくは動力回収機構５及び副圧縮機構２の潤滑やシールが十分に行われないようになる虞がある。その結果、冷凍サイクル装置１の信頼性が低下する結果となる。このため、板状部材８１は、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の冷媒の流通をある程度制限するものの、上層部１６ａと下層部１６ｂとを完全に隔離するものでないことが好ましい。具体的には、板状部材８１に開孔８１ａが形成されているか、及び/又は冷凍機油が上層部１６ａと下層部１６ｂとの間を流通可能な程度の隙間８１ｂが板状部材８１と密閉容器１１の内壁との間に形成されていることが好ましい。これにより、冷凍サイクル装置１の高い信頼性と、高いＣＯＰとを両立させることが可能となる。【００５６】
本実施形態１では、断熱構造８０ａは、動力回収機構５や副圧縮機構２とは別の板状部材８１により構成されている。また、断熱構造８０ａは、動力回収機構５や副圧縮機構２から隔離されている。言い換えれば、断熱構造８０ａと、動力回収機構５及び副圧縮機構２との間に、冷凍機油の層が位置している。このため、断熱構造８０ａから、動力回収機構５や副圧縮機構２に直接熱伝達しないようになっている。これにより、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱交換がさらに抑制され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰがさらに向上されている。【００５７】
上層部１６ａと下層部１６ｂとの間での熱交換をより効果的に抑制する観点からは、板状部材８１は、冷凍機油の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有するものであることが特に好ましい。【００５８】
本実施形態１では、比較的高温である上層部１６ａから最も離れた第２の下層部１６ｆに溜められた冷凍機油が、オイル吸入口１２ｂから吸入されて動力回収機構５に供給される。これにより、主圧縮機構３を経由するオイル循環経路１９ａと、動力回収機構５を経由するオイル循環経路１９ｂとの干渉を効果的に抑制することができる。よって、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動がより抑制され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰもより向上する。【００５９】
ところで、密閉容器１１内には、回転電動機としての回転電動機８が配置されている。このため、冷凍サイクル装置１が駆動されると、回転電動機８が回転して密閉容器１１内に気流が生じる。よって、例えば、オイル攪拌抑制板２０が配置されていないと、回転電動機８の回転に伴って発生した気流によってオイル溜まり１６に溜められた冷凍機油が攪拌される。そうすると、上層部１６ａの冷凍機油と下層部１６ｂの冷凍機油とが混合される。つまり、比較的高温の冷凍機油が上層部１６ａから下層部１６ｂに流入する一方、比較的低温の冷凍機油が下層部１６ｂから上層部１６ａに流入することとなる。その結果、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が促進され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰが低下してしまう。【００６０】
それに対して、本実施形態１では、オイル攪拌抑制板２０が上層部１６ａに配置されている。このため、回転電動機８の回転に伴って発生する気流によって、第１の上層部１６ｃの冷凍機油は攪拌されるものの、第２の上層部１６ｄの冷凍機油の攪拌は抑制される。従って、第２の上層部１６ｄ及び下層部１６ｂに位置する冷凍機油の流動が抑制される。言い換えれば、第２の上層部１６ｄ及び下層部１６ｂに位置する冷凍機油が静止状態に近くなる。比較的低温である冷凍機油の上層部１６ａへの流入、及び比較的高温である冷凍機油の下層部１６ｂへの流入が抑制される。その結果、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が特に抑制され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰも特に向上する。【００６１】
尚、本実施形態１では、オイルポンプ７２が第２の上層部１６ｄに位置する場合を例について説明する。言い換えれば、第２の上層部１６ｄの冷凍機油が主圧縮機構３に供給される例について説明する。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、オイルポンプ７２を第１の上層部１６ｃに配置してもよい。言い換えれば、第１の上層部１６ｃの冷凍機油が主圧縮機構３に供給されるようにしてもよい。【００６２】
ところで、例えば、副圧縮機構２を配置せず、動力回収機構５の動力回収シャフト１２を主圧縮機構３の主圧縮機構用シャフト３８に接続することにより、動力回収をすることも考えられる。しかしながら、主圧縮機構３は、動力回収機構５と比較して非常に高温である。このため、主圧縮機構３と動力回収機構５とを接続すると、主圧縮機構３と動力回収機構５との間で熱交換がおこる。その結果、冷凍サイクル装置１のＣＯＰが低下する。一方、副圧縮機構２であれば主圧縮機構３ほどは高温ではない。このため、副圧縮機構２と動力回収機構５とを接続した場合は、動力回収機構５と主圧縮機構３とを接続した場合ほど熱交換はおこらない。従って、本実施形態１のように、副圧縮機構２を主圧縮機構３とは別個に設けて、副圧縮機構２と動力回収機構５とを接続して動力回収することで、冷凍サイクル装置１のＣＯＰの低下を抑制することができる。言い換えれば、冷凍サイクル装置１のエネルギー効率を向上させることができる。【００６３】
また、本実施形態１では、主圧縮機構３の主圧縮機構用シャフト３８と、動力回収機構５及び副圧縮機構２の動力回収シャフト１２とは別体である。このため、主圧縮機構３、動力回収機構５及び副圧縮機構２の設計自由度がより高くなる。その結果、さらなる低コスト化が図られる。【００６４】
また、この構成によれば、主圧縮機構用シャフト３８と動力回収シャフト１２とを、主圧縮機構用シャフト３８の軸線と動力回収シャフト１２の軸線とが同一直線上に位置するように配置する必要がなくなる。よって、主圧縮機構３と動力回収機構５及び副圧縮機構２との配置の自由度も向上する。その結果、流体機械１０の設計自由度が向上する。また、場合によっては、さらなるコンパクト化も可能となる。【００６５】
本実施形態１では、主圧縮機構３と、副圧縮機構２と、動力回収機構５とが同じ密閉容器１１に収納されている。このため、例えば、副圧縮機構２と動力回収機構５とを、主圧縮機構３が収納された密閉容器１１とは別の密閉容器に収納するような場合と比較して、密閉容器の個数を低減させることができる。これにより、冷凍サイクル装置１のコンパクト化が図られている。【００６６】
副圧縮機構２及び動力回収機構５は、主圧縮機構３に供給される冷凍機油が溜められたオイル溜まり１６内に配置されている。このようにすることで、主圧縮機構３と、副圧縮機構２及び動力回収機構５とに冷凍機油を供給するオイル溜まりをひとつにまとめることができる。【００６７】
例えば、主圧縮機構３用のオイル溜まり１６とは別に副圧縮機構２及び動力回収機構５用のオイル溜まりを設けた場合は、一方のオイル溜まりから冷媒回路９に流出した冷凍機油が他方のオイル溜まりに戻ることとなり、一方のオイル溜まりに溜められた冷凍機油の量が減少してしまう虞がある。そうなると、主圧縮機構３若しくは副圧縮機構２及び動力回収機構５の潤滑やシールが十分に行われなくなる虞がある。【００６８】
それに対して、本実施形態１のように、主圧縮機構３と、副圧縮機構２及び動力回収機構５とのオイル溜まりを共通化した場合は、たとえ、冷凍機油がオイル溜まり１６から冷媒回路９に流出したとしても、流出した冷凍機油は、冷媒回路９を廻って再びオイル溜まり１６に戻る。従って、オイル溜まり１６に溜められた冷凍機油の量が減少することを抑制することができる。その結果、主圧縮機構３と、副圧縮機構２及び動力回収機構５とへ冷凍機油を安定的に供給することができる。よって、主圧縮機構３や副圧縮機構２、動力回収機構５の摺動部の適切な潤滑により、冷凍サイクル装置１の信頼性の向上が図られる。又、主圧縮機構３や副圧縮機構２、動力回収機構５の隙間を高い確実性でシールすることが可能となるため、冷凍サイクル装置１の運転効率を向上させることができる。【００６９】
また、本実施形態１では、主圧縮機構３からの冷媒は、密閉容器１１内に一旦吐出され、密閉容器１１内において一旦貯留される。その間に、冷媒に混入した冷凍機油が冷媒から分離される。分離された冷凍機油は、再びオイル溜まり１６に戻る。このように、冷媒に混入した冷凍機油は、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に溜められた冷凍機油の減少がより効果的に抑制される。その結果、主圧縮機構３、副圧縮機構２及び動力回収機構５へ冷凍機油をより安定的に供給することができる。【００７０】
また、主圧縮機構３により圧縮された冷媒が、密閉容器１１内に一旦吐出される構成とすることで、密閉容器１１内の圧力を比較的高くすることができる。これにより、主圧縮機構用シャフト３８内に形成されたオイル供給路３８ａを経由して主圧縮機構３に対して、冷凍機油が供給されやすくなる。また、同様に、副圧縮機構２及び動力回収機構５への冷凍機油の浸透も促進される。その結果、主圧縮機構３、副圧縮機構２及び動力回収機構５へ冷凍機油をさらに確実に供給することが可能となる。これにより、冷凍サイクル装置１の信頼性がより向上すると共に、冷凍サイクル装置１の運転効率がさらに向上する。【００７１】
また、主圧縮機構３と、副圧縮機構２及び動力回収機構５とでオイル溜まりを共通化することで、主圧縮機構３用のオイル溜まりとは別に副圧縮機構２及び動力回収機構５用のオイル溜まりを設けた場合とは異なり、各オイル溜まりに溜められた冷凍機油の量のバランスをとるための均油管など、特別な機構が不要になる。従って、冷凍サイクル装置１の構成が簡単になる。また、冷凍サイクル装置１の製造コストが低減される。【００７２】
また、密閉容器１１外に配置された連絡管７０を用いることで、主圧縮機構３や副圧縮機構２の構成にかかわらず、容易に吸入管３２ｃと吐出管５１とを連結することができる。また、この構成によれば、密閉容器１１内の構成の設計変更が実質的に不要となるため、主圧縮機構３や副圧縮機構２などを他の冷凍サイクル装置１と共通化することが容易となる。【００７３】
《実施形態２》
図３は、本実施形態２に係る流体機械１０ｂの概略構成図である。以下、本実施形態２に係る流体機械１０ｂの構成について、図３を参照しながら説明する。尚、本実施形態２の説明において、図１は上記実施形態１と共通に参照する。また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。【００７４】
図３に示すように、本実施形態２では、上記実施形態１の断熱構造８０ａに替えて、断熱構造８０ｂが配置されている。断熱構造８０ｂは、板状部８２と、筒状部８３とを有する。板状部８２と筒状部８３とは、一体であってもよい。また、板状部８２と筒状部８３とは、別体であってもよい。【００７５】
板状部８２は、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に、上層部１６ａと下層部１６ｂとを区分する（隔離する）ように配置されている。板状部８２には、上層部１６ａと下層部１６ｂとを連通させる開孔８２ａが形成されている。筒状部８３は、板状部８２から上層部１６ａ内を上方に向かってオイル攪拌抑制板２０よりも少し上まで延びている。筒状部８３の貫通孔８３ｃは、開孔８２ａと連通している。このため、本実施形態２でも、上記実施形態１と同様に、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間で、貫通孔８３ｃ及び開孔８２ａを通じて冷凍機油が流通可能となっている。【００７６】
本実施形態２では、上述のような構造の断熱構造８０ｂによって、オイル溜まり１６が二つに分離されている。具体的に、オイル溜まり１６は、断熱構造８０ｂの上に位置する上層部１６ａと、断熱構造８０ｂよりも下に位置する下層部１６ｂとに分離されている。これにより、板状部８２と下層部１６ｂとの間にガス冷媒の層５２が形成されている。尚、ガス冷媒の層５２は、例えば、密閉容器１１内の冷凍機油の量が多い場合にはなくなる場合がある。【００７７】
＜作用及び効果＞
上述の通り、主圧縮機構３は、圧縮した冷媒を密閉容器１１内に一旦吐出するのに対して、動力回収機構５は、冷媒を直接冷媒回路９に対して吐出する。このため、通常、主圧縮機構３から吐出される冷媒と共に冷媒回路９に流出する冷凍機油の量よりも、動力回収機構５から吐出される冷媒と共に冷媒回路９に流出する冷凍機油の量の方が多くなる。このため、下層部１６ｂに溜められた冷凍機油の量は減少傾向にある一方、上層部１６ａに溜められた冷凍機油の量は増加傾向にあるのが一般的である。【００７８】
ここで、本実施形態２では、上層部１６ａに溜められる冷凍機油の量が多くなりすぎると、貫通孔８３ｃ及び開孔８２ａを経由して冷凍機油が下層部１６ｂへとこぼれ落ちる。これにより、上層部１６ａ及び下層部１６ｂの冷凍機油の量が極端に減ることが抑制される。その結果、冷凍サイクル装置１の高い信頼性が実現されている。【００７９】
また、本実施形態２では、断熱構造８０ｂによって、上層部１６ａと下層部１６ｂとが分離されているため、上層部１６ａから冷凍機油があふれ出ない限り、上層部１６ａの冷凍機油と下層部１６ｂの冷凍機油とが相互に流入し合うことがない。よって、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が特に効果的に抑制されている。【００８０】
また、本実施形態２では、断熱構造８０ｂと下層部１６ｂとの間に、比較的熱伝導率が低いガス冷媒の層５２が形成されている。これにより、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動がより効果的に抑制されている。その結果、冷凍サイクル装置１のＣＯＰがより向上されている。【００８１】
《実施形態３》
図４は、本実施形態３に係る流体機械１０ｃの概略構成図である。以下、本実施形態３に係る流体機械１０ｃの構成について、図４を参照しながら説明する。尚、本実施形態３の説明において、図１は上記実施形態１と共通に参照する。また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。【００８２】
図４に示すように、本実施形態３では、上記実施形態１の断熱構造８０ａに替えて、断熱構造８０ｃが配置されている。断熱構造８０ｃは、板状部材８４と、筒状部材８６とを備えている。板状部材８４は、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に、上層部１６ａと下層部１６ｂとを区分する（隔離する）ように配置されている。板状部材８４は、相互に平行に配置された２枚の板状部材８５ａ及び８５ｂにより構成されている。板状部材８５ａと板状部材８５ｂとの間には、内部空間８７が形成されている。つまり、板状部材８４には、上層部１６ａ側の表層部としての板状部材８５ａと、下層部１６ｂ側の表層部としての板状部材８５ｂとを隔離する内部空間８７が形成されている。内部空間８７は、板状部材８５ａと板状部材８５ｂとの間の領域の筒状部材８６が配置された部分を除いた領域全体にわたって形成されている。内部空間８７は、密閉容器１１の内壁に面するように形成されている。つまり、内部空間８７は、密閉容器１１の内壁と、板状部材８５ａと、板状部材８５ｂと、筒状部材８６の外周面とにより区画形成されている。【００８３】
板状部材８５ａには、上層部１６ａに開口する開孔８５ａ１が形成されている。一方、板状部材８５ｂには、主圧縮機構用シャフト３８の軸線方向に関して開孔８５ａ１に対応する位置に、下層部１６ｂに開口する開孔８５ｂ１が形成されている。筒状部材８６は、開孔８５ａ１と開孔８５ｂ１とを連通させるように配置されている。上層部１６ａと下層部１６ｂとの間では、この筒状部材８６を介して、冷凍機油が流通可能となっている。【００８４】
本実施形態３では、内部空間８７は、密閉容器１１の内部空間１１ｂの他の部分とは隔離された空間である。内部空間８７は、作動流体としての冷媒や、冷凍機油などのオイル等により満たされていてもよい。内部空間８７は、熱伝導率が低いもので満たされていることが好ましい。内部空間８７は、冷凍機油よりもさらに熱伝導率が低いもので満たされていることが特に好ましい。【００８５】
内部空間８７は、例えば、減圧されていてもよい。詳細には、内部空間８７内は、内部空間１１ｂの他の部分の圧力よりも低い圧力であってもよい。さらには、内部空間８７内は、冷媒回路９の低圧側の圧力よりも低い圧力であってもよい。また、内部空間８７内は、実質的に真空であってもよい。【００８６】
＜作用及び効果＞
ところで、通常、密閉容器１１は、金属などの比較的熱伝導率が高い材質で作製されている。このため、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の冷凍機油の流通を抑制したとしても、断熱構造８０ｃや密閉容器１１を介して、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間で熱移動が生じる虞がある。その結果、主圧縮機構３と動力回収機構５との間で熱移動が発生し、冷凍サイクル装置１のＣＯＰが低下する虞がある。【００８７】
それに対して、本実施形態３では、断熱構造８０ｃは、上記実施形態１の断熱構造８０ａを構成する板状部材８１の内部に、板状部材８１の上層と下層とを隔離する内部空間８７が形成された形態のものである。このため、断熱構造８０ｃの熱伝導率は、上記実施形態１の断熱構造８０ａの熱伝導率よりも低い。また、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の距離をより大きくすることができる。よって、断熱構造８０ｃが、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間のより大きな熱抵抗となり、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動をより効果的に抑制することができる。【００８８】
尚、内部空間８７の熱伝導率は、冷凍機油の熱伝導率よりも低いことが好ましい。これによれば、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動を特に効果的に抑制することができる。【００８９】
具体的に、内部空間８７は、冷凍機油よりも熱伝導率の低いもので満たされていることが好ましい。冷凍機油よりも熱伝導率の低いものとしては、例えば、作動流体としての冷媒や空気などの気体、オイル溜まり１６に溜められた冷凍機油よりも熱伝導率が低い別のオイルなどの液体、固体状の断熱材等が挙げられる。【００９０】
また、内部空間８７内に気体が充填されている場合、内部空間８７は、減圧されていることが好ましい。内部空間８７内に気体が充填されている場合、内部空間８７は、実質的に真空にされていることが特に好ましい。【００９１】
また、本実施形態３では、内部空間８７が密閉容器１１の内壁に面している。このため、図４に示すように、比較的高温の冷凍機油が溜められた上層部１６ａに接する密閉容器１１の高温部分１１ｃと、比較的低温の冷凍機油が溜められた下層部１６ｂに接する密閉容器１１の低温部分１１ｄとを隔離することができる。言い換えれば、高温部分１１ｃと低温部分１１ｄとの間に、内部空間８７に面する中間温部分１１ｅを設けることができる。これにより、高温部分１１ｃから低温部分１１ｄへの熱移動を抑制することができる。その結果、密閉容器１１を介して生じる、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動を抑制することができる。従って、密閉容器１１の内壁に面する内部空間８７を形成することで、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動をより効果的に抑制することができる。よって、冷凍サイクル装置１のＣＯＰをさらに向上することができる。【００９２】
《変形例１》
上記実施形態３では、内部空間８７が密閉容器１１の内部空間１１ｂの他の部分から隔離されている例について説明した。但し、本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、内部空間８７は、密閉容器１１の内部空間１１ｂの他の部分と連通していてもよい。具体的には、板状部材８５ａ及び板状部材８５ｂに、それぞれ、１又は複数の開孔８５ａ２及び８５ｂ２が形成されていてもよい。そうすることで、内部空間８７を冷凍機油により満たすことができる。その結果、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に位置するさらなる冷凍機油層１６ｇを形成することができる。【００９３】
例えば、実施形態１の場合、板状部材８１を介して、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間で熱移動がある程度生じる。それにより、下層部１６ｂの上層部１６ａに近接する位置の冷凍機油の温度が上昇する。上記実施形態１では、その加熱された冷凍機油と、下層部１６ｂに位置する他の比較的低温の冷凍機油とは、隔離されていないため、下層部１６ｂにおける冷凍機油の対流により、加熱された冷凍機油は、下層部１６ｂに位置する他の冷凍機油と混合される。このため、下層部１６ｂの冷凍機油の温度がある程度上昇する。それと共に、上層部１６ａの下層部１６ｂに近接する位置の冷凍機油の温度が低下する。上記実施形態１では、その冷却された冷凍機油と、上層部１６ａに位置する他の冷凍機油とも隔離されていないため、上層部１６ａにおける冷凍機油の対流により、冷却された冷凍機油は、上層部１６ａに位置する他の比較的高温の冷凍機油と混合される。このため、上層部１６ａの冷凍機油の温度がある程度低下する。このように、上記実施形態１では、断熱構造８０ａに近接する冷凍機油の温度が変化し、その温度変化した冷凍機油が対流により混合されるため、主圧縮機構３と動力回収機構５との間である程度の熱移動が生じる。【００９４】
それに対して、本変形例１では、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に配置された、さらなる冷凍機油層１６ｇが形成されている。本変形例１の場合、さらなる冷凍機油層１６ｇの冷凍機油と、上層部１６ａの冷凍機油及び下層部１６ｂの冷凍機油との間で熱移動が生じる。しかしながら、さらなる冷凍機油層１６ｇは、上層部１６ａと下層部１６ｂとの両方から隔離されている。このため、上層部１６ａにより加熱されたさらなる冷凍機油層１６ｇの冷凍機油が下層部１６ｂの冷凍機油と実質的に混合されない。同様に、下層部１６ｂにより冷却されたさらなる冷凍機油層１６ｄの冷凍機油は、上層部１６ａの冷凍機油と実質的に混合されない。つまり、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱交換は、さらなる冷凍機油層１６ｇを介しての熱移動によってのみ実質的に行われる。従って、本変形例１のように、内部空間８７を冷凍機油で満たして、さらなる冷凍機油層１６ｇを形成することで、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動をより効果的に抑制することができる。【００９５】
上記効果は、開孔８５ａ２及び８５ｂ２のうちの一方のみが形成されている場合でも得られるものである。但し、内部空間８７へ冷凍機油を充填する際の困難性に鑑みると、開孔８５ａ２と８５ｂ２との両方を形成しておくことがより好ましい。【００９６】
《実施形態４》
図６は、本実施形態４に係る流体機械１０ｅの概略構成図である。図７は、本実施形態４に係る流体機械１０ｅの断面図である。以下、本実施形態４に係る流体機械１０ｅの構成について、図６、図７などを参照しながら説明する。尚、本実施形態４の説明において、図１は上記実施形態１と共通に参照する。また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。【００９７】
まず、図６を参照しながら、本実施形態４に係る流体機械１０ｅの概略構成について説明する。本実施形態４では、上記実施形態１の断熱構造８０ａに替えて、断熱構造８０ｅが配置されている。断熱構造８０ｅは、相互に平行に配置された一対の板状部８８及び８９を備えている。これら板状部８８及び８９によって、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間における冷凍機油の流通が制限されている。【００９８】
板状部８８と板状部８９との間には、内部空間９２が形成されている。この内部空間９２は、上記実施形態３で説明した内部空間８７と同様に、冷媒や冷凍機油、固体状の断熱材等が配置されたものであってもよい。又、内部空間９２は、減圧されていてもよい。【００９９】
板状部８８及び８９には、筒状部９０が設けられている。詳細に、筒状部９０は、板状部８８から上方に向かって延び、板状部８９よりも上方にまで突出している。この筒状部９０によって、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間を冷凍機油が流通可能となっている。【０１００】
板状部８８及び８９のそれぞれは、密閉容器１１の内壁から離間するように、平面視において密閉容器１１の内部空間１１ｂの中央に配置されている。板状部８８及び８９と密閉容器１１の内壁との間には、平面視において輪帯状で、略円柱状（リング状）に形成された周縁部９１が配置されている。【０１０１】
尚、本実施形態４では、周縁部９１と、板状部８８及び８９と、筒状部９０とが一体に形成されている例について説明する。但し、これは単なる例示であって、本発明は、この構成に限定されない。周縁部９１と、板状部８８と、板状部８９と、筒状部９０とは、それぞれ別部材により構成されていてもよい。【０１０２】
周縁部９１は、上下方向において、板状部８９よりも高い位置から、板状部８８よりも低い位置にまで至って形成されている。つまり、周縁部９１は、板状部８９よりも上層部１６ａ側に位置する部分と、板状部８８よりも下層部１６ｂ側に位置する部分とを備えている。【０１０３】
この周縁部９１において、断熱構造８０ｅは密閉容器１１の内壁に対して取り付けられている。周縁部９１には、密閉容器１１の内壁に面する内部空間９５が形成されている。内部空間９５の上端は、板状部８９よりも上方にまで延びている。一方、内部空間９５の下端は、板状部８８よりも下方にまで延びている。言い換えれば、内部空間９５は、板状部８９よりも上方から、板状部８８よりも下方にわたって形成されている。つまり、内部空間９５は、板状部８９よりも上層部１６ａ側に位置する第１の内部空間９３と、板状部８８よりも下層部１６ｂ側に位置する第２の内部空間９４とを備えている。これら第１の内部空間９３と第２の内部空間９４とは、それぞれ密閉容器１１の内壁に面している。【０１０４】
尚、内部空間９５は、板状部８９よりも上層部１６ａ側に位置する第１の内部空間９３と、板状部８８よりも下層部１６ｂ側に位置する第２の内部空間９４とのうち一方のみを含むものであってもよい。【０１０５】
以下、図７〜図１２を参照しながら、本実施形態４における回転電動機８、主圧縮機構３、副圧縮機構２及び動力回収機構５の具体的構成について詳細に説明する。尚、これら回転電動機８、主圧縮機構３、副圧縮機構２及び動力回収機構５は、実施形態１〜７及び変形例１に共通のものであり、以下の説明は、実施形態１〜３及び５〜７並びに変形例１において共通に参照するものとする。【０１０６】
（回転電動機８）
まず、回転電動機８及び主圧縮機構３について、図７を参照しながら説明する。図７に示すように、回転電動機８は、円筒状の固定子８ｂと、円柱状の回転子８ａとを備えている。固定子８ｂは、焼き嵌めにより、密閉容器１１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から上下に延びる主圧縮機構用シャフト３８が挿入されて固定されている。この主圧縮機構用シャフト３８は、回転電動機８が駆動されることで回転する。【０１０７】
主圧縮機構用シャフト３８の下端部は、密閉容器１１に対して固定された略円盤状の副軸受部材７１に回転自在に固定されている。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又は複数の開口７１ａが形成されており、オイル溜まり１６に溜められた冷凍機油が副軸受部材７１の上下を流動することができるようになっている。【０１０８】
（オイルポンプ７２）
主圧縮機構用シャフト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。オイルポンプ７２の形態は、特に限定されるものではない。ここでは、オイルポンプ７２がトロコイドポンプである例について、図８を参照しながら説明する。【０１０９】
図８に示すように、オイルポンプ７２は、歯車状のインナーロータ７２ａと、アウタローラ７２ｂとを備えている。インナーロータ７２ａは、主圧縮機構用シャフト３８に取り付けられている。これにより、主圧縮機構用シャフト３８の回転と共に、インナーロータ７２ａも回転する。アウタローラ７２ｂは、歯車状の内部空間を有する筒状に形成されている。詳細には、アウタローラ７２ｂの内部空間は、インナーロータ７２ａの歯数よりも少ない歯数を有する歯車状に形成されている。インナーロータ７２ａは、このアウタローラ７２ｂの内部に配置されている。アウタローラ７２ｂは、回転可能に配置されている。アウタローラ７２ｂは、インナーロータ７２ａに対して偏心した状態で配置されている。これにより、インナーロータ７２ａが主圧縮機構用シャフト３８と共に回転することで、インナーロータ７２ａとアウタローラ７２ｂとによって区画形成される作動室７２ｃの容積が変化する。この作動室７２ｃの容積変化により、吸入口７２ｄから吸入された冷凍機油は、吐出口７２ｅから吐出される。吐出口７２ｅから吐出された冷凍機油は、主圧縮機構用シャフト３８内に形成されたオイル供給路３８ａを経由して主圧縮機構３に供給される。これにより、主圧縮機構３の各摺動部の潤滑及びシールが図られている。主圧縮機構３に供給された冷凍機油は、回転子８ａと固定子８ｂとの間の隙間などをつたって、再びオイル溜まり１６に戻る。【０１１０】
（主圧縮機構３）
図７に示すように、主圧縮機構３は、スクロール型の圧縮機構である。主圧縮機構３は、密閉容器１１に対して固定されている。主圧縮機構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。【０１１１】
固定スクロール３２は密閉容器１１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及び３３ａの間に三日月状の作動室（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に開口する吸入経路３２ｄが形成されている。この吸入経路３２ｄには、吸入管３２ｃが取り付けられている。吸入管３２ｃは、連絡管７０によって副圧縮機構２の吐出管５１に連結されている。この連絡管７０及び吸入管３２ｃを介して、作動室３９に冷媒が供給される。【０１１２】
旋回スクロール３３の下面中央部には、偏心部３８ｂが嵌合挿入されて固定されている。偏心部３８ｂは、回転子８ａから延びる主圧縮機構用シャフト３８の上端部に形成されている。偏心部３８ｂは、主圧縮機構用シャフト３８とは異なる中心軸を有する。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により、旋回スクロール３３は主圧縮機構用シャフト３８の回転に伴って主圧縮機構用シャフト３８の中心軸から偏心した状態で旋回運動する。【０１１３】
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及び吸入経路３２ｄを経由して作動室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及びマフラー３６の内部空間３６ａを経由し、固定スクロール３２及び軸受部材３５を貫通して形成された吐出経路４０から密閉容器１１の内部空間１１ｂへと吐出される。吐出された冷媒は、内部空間１１ｂに一時滞留される。その滞留期間中に冷媒に混入した冷凍機油等が重力や遠心力などにより分離される。そして、冷凍機油等が分離された冷媒は、密閉容器１１に取り付けられた吐出管１１ａから冷媒回路９へと吐出される。【０１１４】
（動力回収機構５）
動力回収機構５は、オイル溜まり１６内において、副圧縮機構２よりもさらに下方に配置されている。言い換えれば、動力回収機構５は、副圧縮機構２よりも主圧縮機構３から離れた位置に配置されている。動力回収機構５は、副圧縮機構２と、動力回収シャフト１２及び第１閉塞部材１５を介して一体に配置されている。【０１１５】
尚、本実施形態４では、動力回収機構５がロータリ式の流体圧モータにより構成されている例について説明する。具体的に、動力回収機構５は、冷媒回路９の高圧側からの冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を吐出する行程と、を実質的に連続して行う。すなわち、動力回収機構５は、冷媒回路９の高圧側からの冷媒を吸入し、実質的に体積変化させることなく冷媒回路９の低圧側に吐出する。この吐出行程において、吐出される冷媒の圧力も、冷媒回路９の低圧側と同じ圧力にまで低下する。【０１１６】
尚、本発明において、動力回収機構５は、ロータリ式の流体圧モータに限定されない。動力回収機構５は、ロータリ式以外の流体圧モータであってもよい。又、動力回収機構５は、例えば膨張機構であってもよい。【０１１７】
−動力回収機構５の構成−
図７に示すように、動力回収機構５は、第１閉塞部材１５と、第２閉塞部材１３とを備えている。第１閉塞部材１５と第２閉塞部材１３とは、相互に対向している。第１閉塞部材１５と第２閉塞部材１３との間には、第１シリンダ２２が配置されている。第１シリンダ２２は略円筒形の内部空間を有する。その第１シリンダ２２の内部空間は、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。【０１１８】
尚、動力回収機構５は、第２閉塞部材１３の下方に位置する略円盤状の取付部材７によって密閉容器１１に固定されている。取付部材７には、上下方向に取付部材７を貫通する１又は複数の貫通孔７ａが形成されている。これにより、取付部材７の上下を冷凍機油が流通可能となっている。【０１１９】
動力回収シャフト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。動力回収シャフト１２は第１シリンダ２２の中心軸上に配置されている。動力回収シャフト１２は、上記第２閉塞部材１３と、後述する第３閉塞部材１４とによって支持されている。動力回収シャフト１２には、動力回収シャフト１２に螺旋状に形成された給油溝１２ｅが形成されている。この給油溝１２ｅを経由して、密閉容器１１内の冷凍機油が、副圧縮機構２や動力回収機構５の各摺動部に供給される。【０１２０】
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略円筒形状の内部空間内に配置されている。第１ピストン２１は、動力回収シャフト１２の中心軸に対して偏心した状態で動力回収シャフト１２にはめ込まれている。具体的には、動力回収シャフト１２は、動力回収シャフト１２の中心軸と異なる中心軸を有する偏心部１２ｆを備えている。この偏心部１２ｆに筒状の第１ピストン２１がはめ込まれている。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。従って、第１ピストン２１は、動力回収シャフト１２の回転に伴って偏心回転運動する。【０１２１】
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９も参照）。【０１２２】
図９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の底部との間には、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。【０１２３】
尚、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。【０１２４】
吸入作動室２３ａの第１仕切部材２４と隣接する部分には、図９に示すように、吸入経路２７が開口している。図７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。【０１２５】
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。【０１２６】
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７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。【０１２７】
図９に示すように、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。【０１２８】
尚、第１ピストン２１が上死点に位置するときとは、図１１の左上に示すように、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及び吐出口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。【０１２９】
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１１の左上に示すように、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。従って、高効率な動力回収が実現される。【０１３０】
尚、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、動力回収シャフト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、動力回収シャフト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。【０１３１】
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、動力回収機構５において、冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を吐出する行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機構５を通過する。【０１３２】
−動力回収機構５の動作−
次に、図１１を参照しながら動力回収機構５の動作原理について詳細に説明する。図１１のＳ１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１１のＳ２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１１のＳ３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１１のＳ４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。尚、回転角（θ）は、図１１において反時計回り方向を正としたときのものである。【０１３３】
図１１のＳ１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及び吐出口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及び吐出経路３０のいずれにも連通していない孤立した状態にある。【０１３４】
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１１のＳ２〜Ｓ４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動力回収シャフト１２の回転駆動力の一部となる。この冷媒の吸入行程は、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、冷媒の吸入行程は、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。【０１３５】
図１１のＳ１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４では、第１ピストン２１によって吸入口２６及び吐出口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。【０１３６】
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。尚、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。よって、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。この冷媒の吐出行程によって、第１ピストン２１に加わる回転トルクも動力回収シャフト１２の回転駆動力の一部となる。すなわち、動力回収シャフト１２は、吸入作動室２３ａへの高圧の冷媒の流入と、吐出行程における冷媒の吸引とによって回転する。そして、この動力回収シャフト１２の回転トルクは、副圧縮機構２の動力として利用される。【０１３７】
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内の冷媒が順次冷媒回路９の低圧側に吐出されていく。そして、図１１のＳ１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。この吐出行程と同期して、吸入作動室２３ａが再び形成され、次の吸入行程が行われる。以上のように、吸入行程開始から吐出行程終了までの一連の行程は、第１ピストン２１が７２０°回転すると完了する。【０１３８】
−副圧縮機構２の構成−
副圧縮機構２は、第２の熱交換器６と主圧縮機構３との間に配置されている。副圧縮機構２は、動力回収シャフト１２によって動力回収機構５に連結されている。副圧縮機構２は、動力回収機構５により回収された動力により駆動される。この副圧縮機構２によって、第２の熱交換器６側からの冷媒が予備的に昇圧された後に、主圧縮機構３に供給される。【０１３９】
尚、副圧縮機構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。副圧縮機構２は、例えば、第２の熱交換器６からの冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を主圧縮機構３側に吐出する行程と、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、副圧縮機構２は、主圧縮機構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。尚、ここでは、副圧縮機構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。【０１４０】
副圧縮機構２の基本的な構成は、上述の動力回収機構５と略同一である。具体的に、副圧縮機構２は、図７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、副圧縮機構２と動力回収機構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。【０１４１】
動力回収シャフト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。動力回収シャフト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、動力回収シャフト１２の中心軸に対して偏心した状態で動力回収シャフト１２にはめ込まれている。具体的には、動力回収シャフト１２は、動力回収シャフト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がはめ込まれている。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。従って、第２ピストン４１は、動力回収シャフト１２の回転に伴って偏心回転運動する。【０１４２】
尚、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１２ｆ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。【０１４３】
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１０も参照）。【０１４４】
図１０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の底部との間には、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。【０１４５】
尚、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。【０１４６】
吸入作動室４３ａの第２仕切部材４４と隣接する部分には、吸入経路４７が開口している。図７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。【０１４７】
図１０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。【０１４８】
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７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及び吐出管５１を介して主圧縮機構３側に吐出される。主圧縮機構３側に吐出された冷媒は、連絡管７０及び吸入管３２ｃを介して主圧縮機構３に供給される。【０１４９】
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。【０１５０】
尚、第２ピストン４１が上死点に位置するときとは、図１２のＳ１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及び吐出口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。【０１５１】
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１２のＳ１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。従って、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。【０１５２】
尚、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、動力回収シャフト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、動力回収シャフト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。【０１５３】
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、副圧縮機構２において、冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を吐出する行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構２を通過する。【０１５４】
−副圧縮機構２の動作−
次に、図１２を参照しながら副圧縮機構２の動作原理について詳細に説明する。図１２のＳ１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１２のＳ２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１２のＳ３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１２のＳ４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。尚、回転角（θ）は、図１２において反時計回り方向を正としたときのものである。【０１５５】
上述のように、動力回収シャフト１２は、動力回収機構５によって回収された動力によって回転する。この動力回収シャフト１２の回転と共に、第２ピストン４１も回転し、副圧縮機構２が駆動される。【０１５６】
図１２のＳ１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及び吐出口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及び吐出経路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。【０１５７】
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、冷媒の吸入行程が終了する。【０１５８】
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構３側に吐出されていく。そして、図１２のＳ１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。この吐出行程にわたって、吐出作動室４３ｂは吐出経路５０に常に連通している。そして、この吐出行程と同期して、吸入作動室４３ａが再び形成され、次の吸入行程が行われる。以上のように、吸入行程開始から吐出行程終了までの一連の行程は、第２ピストン４１が７２０°回転すると完了する。【０１５９】
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、副圧縮機構２の第２作動室４３内においては、冷媒は圧縮も膨張もされない。動力回収シャフト１２が動力回収機構５によって回転し、副圧縮機構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、動力回収機構５によって回収された動力で駆動される副圧縮機構２によって、吐出口４９よりも主圧縮機構３側の圧力が、吸入口４６よりも第２の熱交換器６側の圧力より高くなる。つまり、副圧縮機構２によって昇圧される。【０１６０】
尚、本実施形態において、上記動力回収機構５の第１ピストン２１が上死点に位置するタイミングと、副圧縮機構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。【０１６１】
＜作用及び効果＞
以上説明したように、断熱構造８０ｅは、第１の内部空間９３と第２の内部空間９４とを含む内部空間９５が形成された周縁部９１を備えている。このため、図６に示すように、比較的高温の冷凍機油が溜められた上層部１６ａに接する密閉容器１１の高温部分１１ｃと、比較的低温の冷凍機油が溜められた下層部１６ｂに接する密閉容器１１の低温部分１１ｄとを隔離することができる。言い換えれば、高温部分１１ｃと低温部分１１ｄとの間に、内部空間８７に面する中間温部分１１ｅを設けることができる。これにより、高温部分１１ｃから低温部分１１ｄへの熱移動を抑制することができる。その結果、密閉容器１１を介して生じる、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動を抑制することができる。従って、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動をより効果的に抑制することができる。よって、冷凍サイクル装置１のＣＯＰをさらに向上することができる。【０１６２】
また、本実施形態４では、断熱構造８０ｅには、板状部８９と板状部８８とを隔離する内部空間９２が形成されている。このため、断熱構造８０ｅの熱伝導率は、上記実施形態１の断熱構造８０ａの熱伝導率よりも低い。また、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の距離が比較的大きくなる。よって、断熱構造８０ｅが、より大きな熱抵抗となり、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動をより効果的に抑制することができる。【０１６３】
尚、内部空間９２の熱伝導率は、冷凍機油の熱伝導率よりも低いことが好ましい。これによれば、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動を特に効果的に抑制することができる。【０１６４】
ところで、密閉容器１１の上部には、比較的高温の主圧縮機構３が配置されているため、密閉容器１１の温度は、上部の方が高く、下方にいくにつれて低くなる。このため、本実施形態４のように、副圧縮機構２よりもさらに下方に配置された動力回収機構５を密閉容器１１に対して固定することで、密閉容器１１と動力回収機構５との間の熱移動を抑制することができる。その結果、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動も抑制され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰも向上する。【０１６５】
本実施形態４では、副圧縮機構２及び動力回収機構５のそれぞれが、比較的シンプルな構成を有する流体圧モータにより構成されている。このため、流体機械１０の構成をよりシンプルに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をよりシンプル化、小型化及び低コスト化することができる。シンプル化、小型化及び低コスト化の観点から、副圧縮機構２及び動力回収機構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。【０１６６】
また、副圧縮機構２及び動力回収機構５を小型化することで、オイル溜まり１６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１６に溜められる冷凍機油の量も少なくすることができる。その結果、オイル溜まり１６の油面の高さをより安定させることができる。よって、主圧縮機構３や副圧縮機構２及び動力回収機構５に対して、より確実に冷凍機油を供給することができる。【０１６７】
また、副圧縮機構２及び動力回収機構５のそれぞれを流体圧モータにより構成することによって、動力回収機構５による回収トルクの波形及び副圧縮機構２の負荷トルクの波形の両方を動力回収シャフト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、動力回収シャフト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における振動及び騒音の発生を抑制することができる。【０１６８】
具体的に、動力回収機構５の第１ピストン２１が上死点に位置するタイミングと、副圧縮機構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、動力回収シャフト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。従って、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の振動及び騒音を抑制することもできる。【０１６９】
より具体的に、本実施形態４では、動力回収シャフト１２に対して第１仕切部材２４が配置された方向と、動力回収シャフト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、動力回収機構５の第１ピストン２１が上死点に位置するタイミングと、副圧縮機構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。【０１７０】
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、動力回収シャフト１２と、その動力回収シャフト１２を軸支する第２閉塞部材１３及び第３閉塞部材１４との間の摩擦力を低減することができる。【０１７１】
詳細には、動力回収機構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、副圧縮機構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１２ｆ、１２ｃを介して動力回収シャフト１２を押し、動力回収シャフト１２を軸支する第２閉塞部材１３及び第３閉塞部材１４の軸受部に作用する。それ故に、それらの差圧力の向きが同方向であると、動力回収シャフト１２に対して回転阻害力が生じ、動力回収シャフト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４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、動力回収シャフト１２と、第２閉塞部材１３及び第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、動力回収シャフト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、動力回収シャフト１２と、第２閉塞部材１３及び第３閉塞部材１４との摩耗も抑制することができる。【０１７２】
また、本実施形態４のように、動力回収機構５と副圧縮機構２とで第１閉塞部材１５を共通に使用するようにすることで、流体機械１０ｅひいては冷凍サイクル装置１のさらなるコンパクト化が図られている。【０１７３】
《実施形態５》
図１３は、本実施形態５に係る流体機械１０ｆの概略構成図である。以下、本実施形態５に係る流体機械１０ｆの構成について、図１３等を参照しながら説明する。尚、本実施形態５の説明において、図１は上記実施形態１と共通に参照する。また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。【０１７４】
上記実施形態１では、図２に示すように、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に断熱構造８０ａが配置されている例について説明した。それに対して、本実施形態５では、図１３に示すように、断熱構造８０ａの代わりに、第１の下層部１６ｅと第２の下層部１６ｆとの間に、断熱構造１００ａが配置されていて、この断熱構造１００ａによって第１の下層部１６ｅと第２の下層部１６ｆとが区分けされている。つまり、断熱構造１００ａは、副圧縮機構２と動力回収機構５との間に配置されている。断熱構造１００ａは、断熱構造８０ａと実質的に同様の構成であり、１又は複数の開孔１０１ａが形成された板状部材１０１により構成されている。【０１７５】
尚、本実施形態５のように、上層部１６ａと下層部１６ｂとは、必ずしも部材によって区分けされている必要はない。この場合、オイル溜まり１６のうち膨張機構５及び副圧縮機構２よりも少し高い位置から上側部分が上層部１６ａであり、その残りの部分が下層部１６ｂである。【０１７６】
本実施形態５のように、第１の下層部１６ｅと第２の下層部１６ｆとの間に断熱構造１００ａを配置することによっても、上層部１６ａ及び第１の下層部１６ｅと第２の下層部１６ｆとの間の冷凍機油の流通を制限して主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動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ＣＯＰを向上させることができる。【０１７７】
尚、動力回収機構５とは異なり、副圧縮機構２は多少温度上昇しても大きな問題はない。主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱移動が生じると、主圧縮機構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、副圧縮機構２へ移動した熱量分だけ、副圧縮機構２から吐出される冷媒の温度が上昇する。言い換えれば、主圧縮機構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、副圧縮機構２において冷媒に付与されるエネルギーは増大し、主圧縮機構３に、より高温の冷媒が供給されることとなる。つまり、主圧縮機構３から副圧縮機構２へ熱移動が生じても、主圧縮機構３が冷媒に付与するエネルギーの減少分が、副圧縮機構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。【０１７８】
具体的に、四方弁１７及び１８のＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄが接続されている場合を例に挙げて、図１４に示す冷凍サイクルを参照しながらさらに詳細に説明する。具体的に、図１４において実線で示す冷凍サイクル（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ）は、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱交換が行われないと仮定したときの冷凍サイクル装置１の冷凍サイクルを示している。一方、図１４における冷凍サイクル（Ａ−Ｂ’−Ｃ’−Ｄ−Ｅ）は、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱交換が行われる場合の冷凍サイクル装置１の冷凍サイクルを示している。Ａ−Ｂ（Ｂ’）は、副圧縮機構による冷媒の状態変化を示している。Ｂ（Ｂ’）−Ｃ（Ｃ’）は、主圧縮機構３における冷媒の状態変化を示している。Ｃ（Ｃ’）−Ｄは、ガスクーラとしての第１の熱交換器４における冷媒の状態変化を示している。Ｄ−Ｅは、動力回収機構５における冷媒の状態変化を示している。Ｅ−Ａは、蒸発器としての第２の熱交換器６における冷媒の状態変化を示している。【０１７９】
尚、図１４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１４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。尚、図１４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。【０１８０】
主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱移動が生じることで、比較的低温であった副圧縮機構２の温度が上昇する。これにより、副圧縮機構２の温度上昇量に応じて副圧縮機構２により冷媒に付与されるエネルギー量も、多くなる。このため、点Ｂ’は、点Ｂよりも高エンタルピー側となる。【０１８１】
ここで、仮に主圧縮機構３の温度に変化がなく、主圧縮機構３が冷媒に付与するエネルギー量にも変化がないとすれば、主圧縮機構３により点Ｃ’’にまで冷媒が圧縮される。しかしながら、実際は、副圧縮機構２の温度が上昇した分、主圧縮機構３の温度は低下する。このため、主圧縮機構３が冷媒に付与するエネルギー量は、主圧縮機構３の温度低下量に応じた分だけ少なくなる。その結果、図１４に示すように、点Ｃ’と点Ｃとは、実質的に同じ位置となる。その結果、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱移動が生じた場合に、主圧縮機構３及び副圧縮機構２により冷媒に付与されるエネルギーは、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱移動が生じない場合に、主圧縮機構３及び副圧縮機構２により冷媒に付与されるエネルギーとほぼ等しくなる。よって、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱移動が生じても、冷凍サイクル装置１のＣＯＰは、それほど低下しない。【０１８２】
《実施形態６》
図１５は、本実施形態６に係る流体機械１０ｇの概略構成図である。以下、本実施形態６に係る流体機械１０ｇの構成について、図１５を参照しながら説明する。尚、本実施形態６の説明において、図１は上記実施形態１と共通に参照する。また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。【０１８３】
本実施形態６に係る流体機械１０ｇでは、上記実施形態１で説明した断熱構造８０ａと、上記実施形態５で説明した断熱構造１００ａとの両方が配置されている。このため、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が特に効果的に抑制されている。その結果、冷凍サイクル装置１のＣＯＰも特に大きく向上されている。【０１８４】
尚、断熱構造１００ａは、例えば、図３に示す断熱構造８０ｂと同様の形態のものであってもよい。断熱構造１００ａは、例えば、図４や５に示す断熱構造８０ｃと同様の形態のものであってもよい。断熱構造１００ａは、例えば、図６に示す断熱構造８０ｅと同様の形態のものであってもよい。また、断熱構造８０ａに替えて、図３に示す断熱構造８０ｂ、図４や５に示す断熱構造８０ｃ、又は図６に示す断熱構造８０ｅを配置してもよい。【０１８５】
主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動をより低減する観点からは、断熱構造１００ａを図６に示す断熱構造８０ｅと同様の形態のものとすると共に、断熱構造８０ａに替えて、図６に示す断熱構造８０ｅを配置することが最も好ましい。【０１８６】
《変形例２》
上記実施形態１〜６では、オイルポンプ７２を用いて主圧縮機構３に対して冷凍機油を供給する例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、図１６に示すように、オイルポンプ７２を設けず、主圧縮機構３をオイル溜まり１６に直接浸漬することで、主圧縮機構３に冷凍機油を供給するようにしてもよい。尚、主圧縮機構３をオイル溜まり１６に直接浸漬する場合は、主圧縮機構３を、比較的簡単な構成のロータリ型の圧縮機構にすることが好ましい。【０１８７】
《変形例３》
上記実施形態１では、図２に示すように、上層部１６ａと動力回収機構５との間に断熱構造８０ａを配置する例について説明した。但し、断熱構造８０ａは、本発明において必須ではない。例えば、図１７に示すように、断熱構造８０ａを設けない構成としてもよい。【０１８８】
《その他の変形例》
上記実施形態では、動力回収機構５を副圧縮機構２よりも低い配置する例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。例えば、動力回収機構５を副圧縮機よりも高い位置に配置してもよい。【０１８９】
上記実施形態４では、主圧縮機構３がスクロール型の圧縮機構である例について説明した。但し、本発明において、主圧縮機構３は、スクロール型の圧縮機構に限定されない。本発明において、主圧縮機構３は、例えば、ロータリ型の圧縮機構であってもよい。【０１９０】
上記実施形態１では、図２に示すように、オイルポンプ７２が第２の上層部１６ｄに位置する場合を例について説明した。言い換えれば、第２の上層部１６ｄの冷凍機油が主圧縮機構３に供給される例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、オイルポンプ７２を第１の上層部１６ｃに配置してもよい。言い換えれば、第１の上層部１６ｃの冷凍機油が主圧縮機構３に供給されるようにしてもよい。【０１９１】
上記実施形態４では、板状部８９と板状部８８との間に内部空間９２が形成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。板状部８８と板状部８９との間に内部空間９２が形成されていなくてもよい。つまり、板状部８９と板状部８８とは、相互に密着して配置されていてもよい。言い換えれば、板状部８９と板状部８８とは一枚の板状部を構成していてもよい。つまり、板状部８９及び板状部８８のうちの一方のみを設けるようにしてもよい。【０１９２】
上記実施形態４では、副圧縮機構２よりも最も下方に配置された動力回収機構５が密閉容器１１に対して固定されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、副圧縮機構２を密閉容器１１に対して固定してもよい。そうすることで、密閉容器１１と動力回収機構５との間の熱移動を抑制することができる。密閉容器１１と動力回収機構５との間の直接的な熱移動が抑制されるからである。【０１９３】
上記実施形態４では、内部空間９５が、板状部８９よりも上層部１６ａ側に位置する第１の内部空間９３と、板状部８８よりも下層部１６ｂ側に位置する第２の内部空間９４との両方を含む例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、内部空間９５は、板状部８９よりも上層部１６ａ側に位置する第１の内部空間９３と、板状部８８よりも下層部１６ｂ側に位置する第２の内部空間９４とのうち一方のみを含むものであってもよい。内部空間９５が、第１の内部空間９３及び第２の内部空間９４のうちの一方のみを含む場合であっても、密閉容器１１を介して生じる、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動を抑制することができる。従って、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動をより効果的に抑制することができる。【０１９４】
上記実施形態５及び６では、断熱構造１００ａが板状部材１０１により構成されている例について説明した。但し、断熱構造１００ａの形態は、特にこれに限定されない。断熱構造１００ａは、例えば、図３に示す断熱構造８０ｂと同様の形態のものであってもよい。断熱構造１００ａは、例えば、図４や５に示す断熱構造８０ｃと同様の形態のものであってもよい。断熱構造１００ａは、例えば、図６に示す断熱構造８０ｅと同様の形態のものであってもよい。【０１９５】
上記実施形態６の断熱構造８０ａに替えて、図３に示す断熱構造８０ｂ、図４や５に示す断熱構造８０ｃ、又は図６に示す断熱構造８０ｅを配置してもよい。また、さらなる断熱構造を配置してもよい。【０１９６】
流体機械１０のコンパクト化の観点から、吸入経路２７、吐出経路３０、吸入経路４７及び吐出経路５０のすべてを第１閉塞部材１５に形成するようにしてもよい。【０１９７】
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。【０１９８】
冷媒回路９が、主圧縮機構３と、第１の熱交換器４と、動力回収機構５と、第２の熱交換器６と、副圧縮機構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。【０１９９】
上記実施形態及び変形例では、動力回収機構５及び副圧縮機構２の両方が流体圧モータにより構成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、動力回収機構５を膨張機構により構成してもよい。副圧縮機構２を作動室において冷媒が圧縮される圧縮機構により構成してもよい。【０２００】
《本明細書における用語等の定義》
本明細書において、「冷凍機油」には、鉱油のみならず合成油も含まれる。【０２０１】
「流体圧モータ」とは、冷媒を吸入する吸入行程と、冷媒を吐出する吐出行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。【０２０２】
主圧縮機構３は、冷媒を圧縮可能なものであれば特に限定されない。主圧縮機構３は、例えば、スクロール型の圧縮機構であってもよい。また、主圧縮機構３は、例えば、ロータリ型の圧縮機構であってもよい。【０２０３】
「オイル溜まりの上層部」とは、オイル溜まり内の膨張機構及び副圧縮機構より上側に断熱構造が配置されている場合は、断熱構造よりも上の部分をいう。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
本発明は、冷凍サイクル装置に有用である。
【図１】
2008139680.tif 000003
【図２】
2008139680.tif 000004
【図３】
2008139680.tif 000005
【図４】
2008139680.tif 000006
【図５】
2008139680.tif 000007
【図６】
2008139680.tif 000008
【図７】
2008139680.tif 000009
【図８】
2008139680.tif 000010
【図９】
2008139680.tif 000011
【図１０】
2008139680.tif 000012
【図１１】
2008139680.tif 000013
【図１２】
2008139680.tif 000014
【図１３】
2008139680.tif 000015
【図１４】
2008139680.tif 000016
【図１５】
2008139680.tif 000017
【図１６】
2008139680.tif 000018
【図１７】
2008139680.tif 000019
【図１８】
2008139680.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月29日(2009.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体機械及びそれを備えた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、膨張機構と圧縮機構とを備えた流体機械として、例えば、特許文献１等には膨張機一体型圧縮機が開示されている。図１８に示すように、特許文献１に記載された膨張機一体型圧縮機１３０は、密閉容器１２０と、圧縮機構１２１と、電動機１２２と、膨張機構１２３とを備えている。電動機１２２と、圧縮機構１２１と、膨張機構１２３とは、動力回収シャフト１２４により相互に連結されている。膨張機構１２３は、膨張する冷媒から動力を回収する。膨張機構１２３により回収された動力は、動力回収シャフト１２４を介して圧縮機構１２１に対して付与される。これにより、圧縮機構１２１を駆動する電動機１２２の消費電力が低減される。その結果、膨張機一体型圧縮機１３０を用いた冷凍サイクル装置の成績係数（ＣＯＰ：Coefficient Of Performance）が向上する。
【０００３】
膨張機一体型圧縮機１３０では、密閉容器１２０の底部１２５は、冷凍機油を溜めるオイル溜まりとして利用されている。底部１２５に溜められた冷凍機油は、動力回収シャフト１２４の下端部に配置されたオイルポンプ１２６によって密閉容器１２０の上部に汲み上げられる。オイルポンプ１２６によって汲み上げられた冷凍機油は、動力回収シャフト１２４の内部に形成された給油路１２７を経由して、圧縮機構１２１及び膨張機構１２３に供給される。これにより、圧縮機構１２１や膨張機構１２３の摺動部における潤滑性とシール性とが確保されている。
【０００４】
膨張機構１２３の上部には、オイル戻し経路１２８が形成されている。オイル戻し経路１２８の一端は、動力回収シャフト１２４の給油路１２７に接続されている。オイル戻し経路１２８の他端は、膨張機構１２３の下方に向かって開口している。一般的に、膨張機構１２３の信頼性を確保するため、膨張機構１２３には、冷凍機油が過剰に供給される。この過剰に供給された冷凍機油は、上記オイル戻し経路１２８を経由してオイル溜まりに戻される。
【０００５】
ところで、圧縮機構１２１から冷媒に混入して排出される冷凍機油の量と、膨張機構１２３から冷媒に混入して排出される冷凍機油の量とは、相互に相違する。このため、圧縮機構１２１と膨張機構１２３とが、それぞれ別個の密閉容器内に収容されている場合は、圧縮機構１２１が収容された密閉容器内に溜められた冷凍機油、又は膨張機構１２３が収容された密閉容器内に溜められた冷凍機油に過不足が生じる虞がある。
【０００６】
これに対して、膨張機一体型圧縮機１３０では、膨張機構１２３と圧縮機構１２１とは、同一の密閉容器１２０内に配置されており、オイル溜まりが共通化されている。このため、膨張機一体型圧縮機１３０では、上述のようなオイルの過不足といった問題は生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９９６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、膨張機一体型圧縮機１３０のように、膨張機構１２３と圧縮機構１２１とを同一の密閉容器１２０内に収納した場合、膨張機構１２３と圧縮機構１２１との間で熱移動が生じやすくなる。膨張機構１２３と圧縮機構１２１との間で熱移動が生じると、膨張機一体型圧縮機１３０のＣＯＰが低下するという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、斯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、膨張機構と圧縮機構とが同一の密閉容器内に収納された流体機械において、膨張機構と圧縮機構との間の熱移動を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る第１の流体機械は、オイルが溜められるオイル溜まりが底部に形成される密閉容器と、密閉容器内に配置され、オイル溜まりの上層部に溜められた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構と、密閉容器内において、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、回転電動機によって主圧縮機構が駆動されるように、主圧縮機構と回転電動機とを連結する主圧縮機構用シャフトと、オイル溜まり内において、上層部より低い位置に配置され、作動流体を吸入する吸入行程と、吸入した作動流体を吐出する吐出行程とを少なくとも行うことにより、作動流体から動力を回収する動力回収機構と、オイル溜まり内において、上層部より低い位置に配置され、作動流体を圧縮して主圧縮機構側に吐出する副圧縮機構と、動力回収機構で回収された動力によって副圧縮機構が駆動されるように、動力回収機構と副圧縮機構とを連結する動力回収シャフトと、上層部と動力回収機構との間に位置し、オイル溜まりの上層部と、動力回収機構が配置されたオイル溜まりの下層部との間のオイルの流通を制限する少なくともひとつの断熱構造とを備えている。
【００１１】
本発明に係る第１の流体機械では、オイル溜まりの上層部に溜められたオイルが主圧縮機構に供給される。このため、オイル溜まりの上層部と主圧縮機構とにおいて、主圧縮機構を循環するオイルの循環サイクルが形成される。よって、オイル溜まりの上層部に溜められたオイルは比較的高温になる一方、オイル溜まりの下層部に溜められたオイルは、比較的低温のままとなる。従って、オイル溜まりの下層部に配置された動力回収機構は、比較的低温に保たれる。また、断熱構造によって、オイル溜まりの上層部と、オイル溜まりの下層部との間のオイルの流通が制限される。よって、オイル溜まりの上層部に溜められた比較的高温のオイルがオイル溜まりの下層部に流入することが抑制されると共に、オイル溜まりの下層部に溜められた比較的低温のオイルがオイル溜まりの上層部に流入することが抑制される。その結果、主圧縮機構と動力回収機構との間の熱移動を効果的に抑制することができる。
【００１２】
本発明に係る第２の流体機械は、オイルが溜められるオイル溜まりが底部に形成される密閉容器と、密閉容器内に配置され、オイル溜まりの上層部に溜められた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構と、密閉容器内において、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、回転電動機によって主圧縮機構が駆動されるように、主圧縮機構と回転電動機とを連結する主圧縮機構用シャフトと、オイル溜まり内において、上層部より低い位置に配置され、作動流体を吸入する吸入行程と、吸入した作動流体を吐出する吐出行程とを少なくとも行うことにより、作動流体から動力を回収する動力回収機構と、オイル溜まり内において、上層部より低い位置に配置され、作動流体を圧縮して主圧縮機構側に吐出する副圧縮機構と、動力回収機構で回収された動力によって副圧縮機構が駆動されるように、動力回収機構と副圧縮機構とを連結する動力回収シャフトとを備えている。
【００１３】
本発明に係る第２の流体機械では、オイル溜まりの上層部に溜められたオイルが主圧縮機構に供給される。このため、オイル溜まりの上層部と主圧縮機構とにおいて、主圧縮機構を循環するオイルの循環サイクルが形成される。よって、オイル溜まりの上層部に溜められたオイルは比較的高温になる一方、オイル溜まりの下層部に溜められたオイルは、比較的低温のままとなる。従って、オイル溜まりの下層部に配置された動力回収機構は、比較的低温に保たれる。その結果、主圧縮機構と動力回収機構との間の熱移動を効果的に抑制することができる。
【００１４】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記本発明に係る第１又は第２の流体機械を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、膨張機構と圧縮機構とが同一の密閉容器内に収納された流体機械において、膨張機構と圧縮機構との間の熱移動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図２】実施形態１における流体機械の概略構成図
【図３】実施形態２における流体機械の概略構成図
【図４】実施形態３における流体機械の概略構成図
【図５】変形例１における流体機械の概略構成図
【図６】実施形態４における流体機械の概略構成図
【図７】実施形態４における流体機械の断面図
【図８】オイルポンプの断面図
【図９】図７におけるIX-IX矢視図
【図１０】図７におけるX-X矢視図
【図１１】膨張機構の動作原理図
【図１２】副圧縮機構の動作原理図
【図１３】実施形態５における流体機械の断面図
【図１４】実施形態５における冷凍サイクルのモリエル線図
【図１５】実施形態６における流体機械の断面図
【図１６】変形例２における流体機械の断面図
【図１７】変形例３における流体機械の断面図
【図１８】特許文献１に記載された膨張機一体型圧縮機の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
《実施形態１》
以下、本発明を実施した実施の形態について、図１に示す冷凍サイクル装置１を例に挙げて説明する。但し、冷凍サイクル装置１は、単なる例示であって、本発明は、ここで説明する冷凍サイクル装置１に限定されない。
【００１８】
＜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、２つの四方弁１７及び１８が配置された冷媒回路９を備えている。冷媒回路９は、主圧縮機構３と、第１の熱交換器４と、動力回収機構５と、第２の熱交換器６と、副圧縮機構２とを備えている。冷媒回路９には、作動流体として、冷媒回路９の高圧側部分において超臨界圧力となる冷媒が充填されている。具体的に、冷媒回路９では、二酸化炭素が冷媒として充填されている。
【００１９】
但し、本発明において、冷媒は二酸化炭素に限定されない。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。
【００２０】
冷凍サイクル装置１は、四方弁１７及び１８のＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄが接続された状態、又は四方弁１７及び１８のＡ−Ｃ、Ｂ−Ｄが接続された状態で使用される。まず、四方弁１７及び１８のＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄが接続された状態について説明する。
【００２１】
−四方弁１７及び１８のＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄが接続されている場合−
まず、主圧縮機構３によって圧縮された冷媒は、一旦、密閉容器１１の内部空間１１ｂに吐出される。内部空間１１ｂに吐出された冷媒は、密閉容器１１に取り付けられた吐出管１１ａから冷媒回路９へと吐出される。
【００２２】
吐出された冷媒は、四方弁１７を経由して、第１の熱交換器４に供給される。この場合、第１の熱交換器４は、放熱器として機能する。
【００２３】
第１の熱交換器４からの冷媒は、四方弁１８を経由して、吸入管２８から動力回収機構５に供給される。動力回収機構５は、冷媒を吸入する行程と、冷媒を吐出する行程とを行うことで、冷媒を膨張させると共に、膨張する冷媒から動力を回収する。
【００２４】
動力回収機構５の吐出管３１から吐出された冷媒は、四方弁１８を経由して、第２の熱交換器６に供給される。この場合、第２の熱交換器６は、蒸発器として機能する。つまり、第２の熱交換器６は、冷媒を蒸発させる。
【００２５】
第２の熱交換器６からの冷媒は、四方弁１７を経由して、吸入管４８から副圧縮機構２に供給される。ここで、副圧縮機構２は、動力回収シャフト１２によって動力回収機構５と連結されている。この動力回収シャフト１２によって、動力回収機構５において回収された動力が副圧縮機構２に伝達される。副圧縮機構２は、この伝達された動力により駆動され、冷媒を吸入する行程と、冷媒を吐出する行程とを行うことで、冷媒を予備的に圧縮する（昇圧する）。このようにして、動力回収機構５において、冷媒から回収されたエネルギーは、副圧縮機構２において、再び冷媒に付与される。副圧縮機構２から吐出された冷媒は、連絡管７０を経由して主圧縮機構３に供給される。
【００２６】
−四方弁１７及び１８のＡ−Ｃ、Ｂ−Ｄが接続されている場合−
一方、四方弁１７及び１８のＡ−Ｃ、Ｂ−Ｄが接続されている場合は、主圧縮機構３により圧縮された冷媒は、四方弁１７を経由して第２の熱交換器６に供給される。この場合は、第２の熱交換器６が放熱器として機能する。
【００２７】
第２の熱交換器６からの冷媒は、四方弁１８を経由して動力回収機構５に供給される。この動力回収機構５において、冷媒は膨張させられる。動力回収機構５からの冷媒は、四方弁１８を経由して第１の熱交換器４に供給される。ここでは、第１の熱交換器４は、蒸発器として機能する。つまり、第１の熱交換器４により冷媒は蒸発させられる。
【００２８】
第１の熱交換器４からの冷媒は、四方弁１７を経由して、副圧縮機構２に供給される。副圧縮機構２に供給された冷媒は、副圧縮機構２によって予備的に圧縮される。その後、冷媒は、連絡管７０を経由して主圧縮機構３に供給される。
【００２９】
＜流体機械１０＞
図１及び図２に示すように、流体機械１０は、略円柱状の密閉容器１１と、主圧縮機構３と、回転電動機８と、動力回収機構５と、副圧縮機構２と、オイル攪拌抑制板２０とを備えている。密閉容器１１の底部には、冷凍機油（オイル）が溜められるオイル溜まり１６が形成されている。
【００３０】
（オイル攪拌抑制板２０）
オイル攪拌抑制板（板状部材）２０は、オイル溜まり１６内に配置されている。詳細には、オイル攪拌抑制板２０は、オイル溜まり１６の上層部１６ａに配置されている。オイル溜まり１６の上層部１６ａは、このオイル攪拌抑制板２０によって、表層に位置する第１の上層部（表層部）１６ｃと、第１の上層部１６ｃよりも下方に位置する第２の上層部１６ｄとに区分されている。オイル攪拌抑制板２０には、１又は複数の孔２０ａが形成されている。第１の上層部１６ｃと第２の上層部１６ｄとは、この１又は複数の孔２０ａによって連通している。これにより、第１の上層部１６ｃと第２の上層部１６ｄとの間を、冷凍機油が流通可能となっている。
【００３１】
（主圧縮機構３）
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、主圧縮機構３と、回転電動機８とが配置されている。詳細には、主圧縮機構３がオイル溜まり１６から最も離れた位置に配置されている。回転電動機８は、主圧縮機構３よりも低い位置に配置されている。回転電動機８と主圧縮機構３とは、主圧縮機構用シャフト３８により接続されている。この主圧縮機構用シャフト３８を介して、回転電動機８の動力が主圧縮機構３に伝達されることで、主圧縮機構３が駆動される。主圧縮機構３は、圧縮した作動流体としての冷媒を密閉容器１１の内部空間１１ｂに吐出する。吐出された比較的高圧の冷媒は、この内部空間１１ｂにおいて一旦滞留した後、密閉容器１１に取り付けられた吐出管１１ａから冷媒回路９に吐出される。
【００３２】
尚、主圧縮機構３は、冷媒を圧縮可能なものであれば特に限定されない。例えば、主圧縮機構３は、スクロール型の圧縮機構であってもよい。また、主圧縮機構３は、ロータリ型の圧縮機構であってもよい。
【００３３】
主圧縮機構用シャフト３８は、図２に示すように、回転電動機８からさらに下方に延びている。主圧縮機構用シャフト３８は、下端部において、密閉容器１１に対して固定された副軸受部材７１により回転自在に支持されている。主圧縮機構用シャフト３８の下端部は、オイル溜まり１６の上層部１６ａに位置している。詳細には、主圧縮機構用シャフト３８の下端部は、オイル溜まり１６の第２の上層部１６ｄに位置している。
【００３４】
主圧縮機構用シャフト３８の下端部には、下部に吸入口７２ａが形成されたオイルポンプ７２が取り付けられている。このオイルポンプ７２により、オイル溜まり１６の第２の上層部１６ｄの冷凍機油が吸入される。吸入された冷凍機油は、図２に示すように、主圧縮機構用シャフト３８の軸方向に延びるように、主圧縮機構用シャフト３８の内部に形成されたオイル供給路３８ａを経由して主圧縮機構３に供給される。これにより、主圧縮機構３の各摺動部の潤滑及びシールが行われている。主圧縮機構３に供給された冷凍機油は、主圧縮機構３から再びオイル溜まり１６の上層部１６ａに戻される。
【００３５】
尚、オイルポンプ７２の形態は、特に限定されない。オイルポンプ７２は、例えばトロコイドポンプであってもよい。尚、トロコイドポンプの詳細な構造に関しては、下記実施形態４において説明する。
【００３６】
（動力回収機構５及び副圧縮機構２）
オイル溜まり１６内には、動力回収機構５と、副圧縮機構２とが配置されている。詳細には、副圧縮機構２は、上層部１６ａよりも下方に位置する下層部１６ｂに、より詳しくは下層部１６ｂの上側の第１の下層部（中層部と称されることもある）１６ｅに配置されている。一方、動力回収機構５は、下層部１６ｂの下側の（すなわち第１の下層部１６ｅよりも下方に位置する）第２の下層部（狭義の下層部）１６ｆに配置されている。つまり、動力回収機構５の方が副圧縮機構２よりも下方に配置されている。言い換えれば、副圧縮機構２が主圧縮機構３と比較的近い位置に配置されている。動力回収機構５が主圧縮機構３から比較的離れた位置に配置されている。
【００３７】
動力回収機構５と副圧縮機構２とは、主圧縮機構３に連結された主圧縮機構用シャフト３８とは別の動力回収シャフト１２により連結されている。この動力回収シャフト１２により動力回収機構５において回収された動力が副圧縮機構２に伝達されることで、副圧縮機構２が駆動される。
【００３８】
動力回収機構５は、冷媒を吸入する吸入行程と、吸入した冷媒を吐出する吐出行程とを少なくとも行うことにより、冷媒から動力を回収する。具体的に、動力回収機構５は、例えば、膨張機構や流体圧モータにより構成することができる。ここで、「膨張機構」とは、冷媒を吸入する吸入行程と、吸入した冷媒を、孤立させた作動室内において膨張させる膨張行程と、膨張させた冷媒を吐出する吐出行程とを行うものである。一方、「流体圧モータ」とは、冷媒を吸入する吸入行程と、吸入した冷媒を吐出する吐出行程とを実質的に連続して行うものである。つまり、流体圧モータは、孤立させた作動室内において冷媒を膨張させる膨張行程を行わない。
【００３９】
動力回収機構５が流体圧モータである場合は、動力回収機構５では、吐出行程が開始され、作動室が冷媒回路９の低圧側と連通することで、冷媒が膨張する。動力回収機構５は、比較的高圧の冷媒が冷媒回路９の高圧側から流入すると共に、吐出行程において作動室内の冷媒が冷媒回路９の低圧側へ吸引されることで回転する。これにより、動力回収機構５は、冷媒より動力を回収する。つまり、動力回収機構５は、冷媒が冷媒回路９の高圧側から低圧側へと移動するエネルギーを回収する。
【００４０】
副圧縮機構２は、冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を孤立した作動室内において圧縮する圧縮行程と、圧縮された冷媒を吐出する行程とが行われるものであってもよい。また、副圧縮機構２は、冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を吐出する行程とが実質的に連続して行われるものであってもよい。
【００４１】
（オイル供給路１２ａ）
動力回収シャフト１２の内部には、オイル供給路１２ａが形成されている。オイル供給路１２ａは、動力回収シャフト１２の下端部に形成されたオイル吸入口１２ｂを有する。このオイル吸入口１２ｂから冷凍機油が吸入される。吸入された冷凍機油は、オイル供給路１２ａを経由して動力回収機構５や副圧縮機構２に供給される。これにより、動力回収機構５や副圧縮機構２の摺動部の潤滑やシールが図られている。
【００４２】
尚、オイル供給路１２ａは、例えば動力回収シャフト１２の外周面に螺旋状に形成されており、動力回収シャフト１２の回転に伴って冷凍機油を自動的に吸入するものであってもよい。また、オイル供給路１２ａに冷凍機油を供給するオイルポンプを別途配置してもよい。図２では、オイル供給路１２ａは、動力回収シャフト１２の軸方向に延びる線分状に描画しているが、これはオイル供給路１２ａを模式的に記載したものであり、オイル供給路１２ａの具体的な形状を示すものではない。
【００４３】
（連絡管７０）
図２に示すように、流体機械１０には、少なくともその一部が密閉容器１１外に位置する連絡管７０が配置されている。この連絡管７０により、副圧縮機構２の吐出管５１と主圧縮機構３の吸入管３２ｃが接続されている。これにより、副圧縮機構２において予備的に圧縮された冷媒が主圧縮機構３に供給される。
【００４４】
（断熱構造８０ａ）
本実施形態１では、図２に示すように、主圧縮機構３と動力回収機構５との間に、断熱構造８０ａが配置されている。具体的には、断熱構造８０ａは、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に配置されている。断熱構造８０ａは、副圧縮機構２及び動力回収機構５とは隔離されている。
【００４５】
断熱構造８０ａは、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に配置され、上層部１６ａと下層部１６ｂとを区分する板状部材８１を備えている。板状部材８１は、動力回収機構５及び副圧縮機構２とは別の部材である。
【００４６】
板状部材８１には、１又は複数の開孔８１ａが形成されている。また、板状部材８１と密閉容器１１の内壁との間には、隙間８１ｂが形成されている。これらの開孔８１ａ及び隙間８１ｂを通じて、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間で、冷凍機油が流通可能となっている。
【００４７】
尚、開孔８１ａの大きさは、上層部１６ａの冷凍機油と下層部１６ｂの冷凍機油とが通過可能な大きさであれば特に限定されない。
【００４８】
板状部材８１の材質は特に限定されない。但し、板状部材８１の材質は、熱伝導率が低いものであることが好ましい。例えば、板状部材８１の材質は、冷凍機油の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有するものであることが好ましい。
【００４９】
＜作用及び効果＞
以上説明したように、本実施形態１では、オイル溜まり１６の上層部１６ａの冷凍機油が主圧縮機構３に供給されると共に、主圧縮機構３に供給された冷凍機油は、主圧縮機構３から上層部１６ａに戻される。つまり、図２に示すように、内部空間１１ｂのオイル溜まり１６よりも上に位置する部分と、上層部１６ａとにおいて、主圧縮機構３を経由するオイル循環経路１９ａが形成されている。このため、比較的高温である主圧縮機構３を循環する比較的高温の冷凍機油は、上層部１６ａに溜められることとなる。よって、比較的高温の冷凍機油が下層部１６ｂに流入することが抑制される。その結果、オイル溜まり１６内の冷凍機油を介しての主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が抑制される。これにより、冷凍サイクル装置１のＣＯＰを向上させることができる。
【００５０】
それに対して、例えば、オイルポンプ７２をオイル溜まり１６の第２の下層部１６ｆに配置した場合は、主圧縮機構３を経由するオイル循環経路１９ａが第２の下層部１６ｆにわたって形成される。よって、比較的高温の冷凍機油が第２の下層部１６ｆにも流入する。その結果、動力回収機構５の温度が上昇する。一方、動力回収機構５によって冷却された冷凍機油が主圧縮機構３に供給されることとなる。このため、主圧縮機構３の温度は低下する。このように、下層部１６ｂの、特に第２の下層部１６ｆの冷凍機油が主圧縮機構３に供給されるようにした場合は、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動量が比較的大きくなる。よって、冷凍サイクル装置のＣＯＰが低下する。
【００５１】
すなわち、本実施形態１のように、オイル溜まり１６のうち、上層部１６ａのみを経由するオイル循環経路１９ａを形成することで、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が抑制され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰも向上する。
【００５２】
本実施形態１では、最も高温の冷凍機油が位置する上層部１６ａと、動力回収機構５が配置されて最も低温である第２の下層部１６ｆとの間の第１の下層部１６ｅに、中温の副圧縮機構２が配置されている。つまり、最も上に最も高温の上層部１６ａが位置し、下方にいくに従って低温となっている。このため、例えば、第２の下層部１６ｆが高温であるときとは異なり、オイル溜まり１６内において冷凍機油の対流が生じにくい。さらに、副圧縮機構２が比較的高温の主圧縮機構３寄りに配置されており、動力回収機構５が主圧縮機構３から比較的離れたところに配置されている。このため、主圧縮機構３と動力回収機構５との間に配置された副圧縮機構２が熱抵抗となり、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が効果的に抑制される。よって、冷凍サイクル装置１のＣＯＰがさらに向上する。
【００５３】
さらに本実施形態１では、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間に回転電動機８が配置されている。このため、動力回収機構５が主圧縮機構３からより遠ざけられている。従って、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱交換がより効果的に抑制されている。
【００５４】
また、本実施形態１では、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に、断熱構造８０ａが配置されている。これにより、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の冷凍機油の流通が特に効果的に制限される。よって、比較的高温である上層部１６ａの冷凍機油が下層部１６ｂに流入することが抑制される。また、比較的低温である下層部１６ｂの冷凍機油が上層部１６ａに流入することが抑制される。その結果、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱交換が抑制される。従って、冷凍サイクル装置１のＣＯＰがより向上する。
【００５５】
尚、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の冷凍機油の流通をより効果的に抑制する観点のみからは、板状部材８１は、開孔８１ａが形成されておらず、かつ密閉容器１１の内壁との間の隙間が冷凍機油の流通を実質的に禁止するように取り付けられていることが好ましい。これによれば、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の冷凍機油の流通を実質的になくすることができる。
【００５６】
しかしながら、この場合は、上層部１６ａと下層部１６ｂとが完全に隔離されてしまうこととなる。このため、冷凍サイクル装置１の運転中において、上層部１６ａの冷凍機油、若しくは下層部１６ｂの冷凍機油が不足し、主圧縮機構３、若しくは動力回収機構５及び副圧縮機構２の潤滑やシールが十分に行われないようになる虞がある。その結果、冷凍サイクル装置１の信頼性が低下する結果となる。このため、板状部材８１は、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の冷媒の流通をある程度制限するものの、上層部１６ａと下層部１６ｂとを完全に隔離するものでないことが好ましい。具体的には、板状部材８１に開孔８１ａが形成されているか、及び/又は冷凍機油が上層部１６ａと下層部１６ｂとの間を流通可能な程度の隙間８１ｂが板状部材８１と密閉容器１１の内壁との間に形成されていることが好ましい。これにより、冷凍サイクル装置１の高い信頼性と、高いＣＯＰとを両立させることが可能となる。
【００５７】
本実施形態１では、断熱構造８０ａは、動力回収機構５や副圧縮機構２とは別の板状部材８１により構成されている。また、断熱構造８０ａは、動力回収機構５や副圧縮機構２から隔離されている。言い換えれば、断熱構造８０ａと、動力回収機構５及び副圧縮機構２との間に、冷凍機油の層が位置している。このため、断熱構造８０ａから、動力回収機構５や副圧縮機構２に直接熱伝達しないようになっている。これにより、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱交換がさらに抑制され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰがさらに向上されている。
【００５８】
上層部１６ａと下層部１６ｂとの間での熱交換をより効果的に抑制する観点からは、板状部材８１は、冷凍機油の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有するものであることが特に好ましい。
【００５９】
本実施形態１では、比較的高温である上層部１６ａから最も離れた第２の下層部１６ｆに溜められた冷凍機油が、オイル吸入口１２ｂから吸入されて動力回収機構５に供給される。これにより、主圧縮機構３を経由するオイル循環経路１９ａと、動力回収機構５を経由するオイル循環経路１９ｂとの干渉を効果的に抑制することができる。よって、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動がより抑制され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰもより向上する。
【００６０】
ところで、密閉容器１１内には、回転電動機としての回転電動機８が配置されている。このため、冷凍サイクル装置１が駆動されると、回転電動機８が回転して密閉容器１１内に気流が生じる。よって、例えば、オイル攪拌抑制板２０が配置されていないと、回転電動機８の回転に伴って発生した気流によってオイル溜まり１６に溜められた冷凍機油が攪拌される。そうすると、上層部１６ａの冷凍機油と下層部１６ｂの冷凍機油とが混合される。つまり、比較的高温の冷凍機油が上層部１６ａから下層部１６ｂに流入する一方、比較的低温の冷凍機油が下層部１６ｂから上層部１６ａに流入することとなる。その結果、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が促進され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰが低下してしまう。
【００６１】
それに対して、本実施形態１では、オイル攪拌抑制板２０が上層部１６ａに配置されている。このため、回転電動機８の回転に伴って発生する気流によって、第１の上層部１６ｃの冷凍機油は攪拌されるものの、第２の上層部１６ｄの冷凍機油の攪拌は抑制される。従って、第２の上層部１６ｄ及び下層部１６ｂに位置する冷凍機油の流動が抑制される。言い換えれば、第２の上層部１６ｄ及び下層部１６ｂに位置する冷凍機油が静止状態に近くなる。比較的低温である冷凍機油の上層部１６ａへの流入、及び比較的高温である冷凍機油の下層部１６ｂへの流入が抑制される。その結果、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が特に抑制され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰも特に向上する。
【００６２】
尚、本実施形態１では、オイルポンプ７２が第２の上層部１６ｄに位置する場合を例について説明する。言い換えれば、第２の上層部１６ｄの冷凍機油が主圧縮機構３に供給される例について説明する。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、オイルポンプ７２を第１の上層部１６ｃに配置してもよい。言い換えれば、第１の上層部１６ｃの冷凍機油が主圧縮機構３に供給されるようにしてもよい。
【００６３】
ところで、例えば、副圧縮機構２を配置せず、動力回収機構５の動力回収シャフト１２を主圧縮機構３の主圧縮機構用シャフト３８に接続することにより、動力回収をすることも考えられる。しかしながら、主圧縮機構３は、動力回収機構５と比較して非常に高温である。このため、主圧縮機構３と動力回収機構５とを接続すると、主圧縮機構３と動力回収機構５との間で熱交換がおこる。その結果、冷凍サイクル装置１のＣＯＰが低下する。一方、副圧縮機構２であれば主圧縮機構３ほどは高温ではない。このため、副圧縮機構２と動力回収機構５とを接続した場合は、動力回収機構５と主圧縮機構３とを接続した場合ほど熱交換はおこらない。従って、本実施形態１のように、副圧縮機構２を主圧縮機構３とは別個に設けて、副圧縮機構２と動力回収機構５とを接続して動力回収することで、冷凍サイクル装置１のＣＯＰの低下を抑制することができる。言い換えれば、冷凍サイクル装置１のエネルギー効率を向上させることができる。
【００６４】
また、本実施形態１では、主圧縮機構３の主圧縮機構用シャフト３８と、動力回収機構５及び副圧縮機構２の動力回収シャフト１２とは別体である。このため、主圧縮機構３、動力回収機構５及び副圧縮機構２の設計自由度がより高くなる。その結果、さらなる低コスト化が図られる。
【００６５】
また、この構成によれば、主圧縮機構用シャフト３８と動力回収シャフト１２とを、主圧縮機構用シャフト３８の軸線と動力回収シャフト１２の軸線とが同一直線上に位置するように配置する必要がなくなる。よって、主圧縮機構３と動力回収機構５及び副圧縮機構２との配置の自由度も向上する。その結果、流体機械１０の設計自由度が向上する。また、場合によっては、さらなるコンパクト化も可能となる。
【００６６】
本実施形態１では、主圧縮機構３と、副圧縮機構２と、動力回収機構５とが同じ密閉容器１１に収納されている。このため、例えば、副圧縮機構２と動力回収機構５とを、主圧縮機構３が収納された密閉容器１１とは別の密閉容器に収納するような場合と比較して、密閉容器の個数を低減させることができる。これにより、冷凍サイクル装置１のコンパクト化が図られている。
【００６７】
副圧縮機構２及び動力回収機構５は、主圧縮機構３に供給される冷凍機油が溜められたオイル溜まり１６内に配置されている。このようにすることで、主圧縮機構３と、副圧縮機構２及び動力回収機構５とに冷凍機油を供給するオイル溜まりをひとつにまとめることができる。
【００６８】
例えば、主圧縮機構３用のオイル溜まり１６とは別に副圧縮機構２及び動力回収機構５用のオイル溜まりを設けた場合は、一方のオイル溜まりから冷媒回路９に流出した冷凍機油が他方のオイル溜まりに戻ることとなり、一方のオイル溜まりに溜められた冷凍機油の量が減少してしまう虞がある。そうなると、主圧縮機構３若しくは副圧縮機構２及び動力回収機構５の潤滑やシールが十分に行われなくなる虞がある。
【００６９】
それに対して、本実施形態１のように、主圧縮機構３と、副圧縮機構２及び動力回収機構５とのオイル溜まりを共通化した場合は、たとえ、冷凍機油がオイル溜まり１６から冷媒回路９に流出したとしても、流出した冷凍機油は、冷媒回路９を廻って再びオイル溜まり１６に戻る。従って、オイル溜まり１６に溜められた冷凍機油の量が減少することを抑制することができる。その結果、主圧縮機構３と、副圧縮機構２及び動力回収機構５とへ冷凍機油を安定的に供給することができる。よって、主圧縮機構３や副圧縮機構２、動力回収機構５の摺動部の適切な潤滑により、冷凍サイクル装置１の信頼性の向上が図られる。又、主圧縮機構３や副圧縮機構２、動力回収機構５の隙間を高い確実性でシールすることが可能となるため、冷凍サイクル装置１の運転効率を向上させることができる。
【００７０】
また、本実施形態１では、主圧縮機構３からの冷媒は、密閉容器１１内に一旦吐出され、密閉容器１１内において一旦貯留される。その間に、冷媒に混入した冷凍機油が冷媒から分離される。分離された冷凍機油は、再びオイル溜まり１６に戻る。このように、冷媒に混入した冷凍機油は、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に溜められた冷凍機油の減少がより効果的に抑制される。その結果、主圧縮機構３、副圧縮機構２及び動力回収機構５へ冷凍機油をより安定的に供給することができる。
【００７１】
また、主圧縮機構３により圧縮された冷媒が、密閉容器１１内に一旦吐出される構成とすることで、密閉容器１１内の圧力を比較的高くすることができる。これにより、主圧縮機構用シャフト３８内に形成されたオイル供給路３８ａを経由して主圧縮機構３に対して、冷凍機油が供給されやすくなる。また、同様に、副圧縮機構２及び動力回収機構５への冷凍機油の浸透も促進される。その結果、主圧縮機構３、副圧縮機構２及び動力回収機構５へ冷凍機油をさらに確実に供給することが可能となる。これにより、冷凍サイクル装置１の信頼性がより向上すると共に、冷凍サイクル装置１の運転効率がさらに向上する。
【００７２】
また、主圧縮機構３と、副圧縮機構２及び動力回収機構５とでオイル溜まりを共通化することで、主圧縮機構３用のオイル溜まりとは別に副圧縮機構２及び動力回収機構５用のオイル溜まりを設けた場合とは異なり、各オイル溜まりに溜められた冷凍機油の量のバランスをとるための均油管など、特別な機構が不要になる。従って、冷凍サイクル装置１の構成が簡単になる。また、冷凍サイクル装置１の製造コストが低減される。
【００７３】
また、密閉容器１１外に配置された連絡管７０を用いることで、主圧縮機構３や副圧縮機構２の構成にかかわらず、容易に吸入管３２ｃと吐出管５１とを連結することができる。また、この構成によれば、密閉容器１１内の構成の設計変更が実質的に不要となるため、主圧縮機構３や副圧縮機構２などを他の冷凍サイクル装置１と共通化することが容易となる。
【００７４】
《実施形態２》
図３は、本実施形態２に係る流体機械１０ｂの概略構成図である。以下、本実施形態２に係る流体機械１０ｂの構成について、図３を参照しながら説明する。尚、本実施形態２の説明において、図１は上記実施形態１と共通に参照する。また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
【００７５】
図３に示すように、本実施形態２では、上記実施形態１の断熱構造８０ａに替えて、断熱構造８０ｂが配置されている。断熱構造８０ｂは、板状部８２と、筒状部８３とを有する。板状部８２と筒状部８３とは、一体であってもよい。また、板状部８２と筒状部８３とは、別体であってもよい。
【００７６】
板状部８２は、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に、上層部１６ａと下層部１６ｂとを区分する（隔離する）ように配置されている。板状部８２には、上層部１６ａと下層部１６ｂとを連通させる開孔８２ａが形成されている。筒状部８３は、板状部８２から上層部１６ａ内を上方に向かってオイル攪拌抑制板２０よりも少し上まで延びている。筒状部８３の貫通孔８３ｃは、開孔８２ａと連通している。このため、本実施形態２でも、上記実施形態１と同様に、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間で、貫通孔８３ｃ及び開孔８２ａを通じて冷凍機油が流通可能となっている。
【００７７】
本実施形態２では、上述のような構造の断熱構造８０ｂによって、オイル溜まり１６が二つに分離されている。具体的に、オイル溜まり１６は、断熱構造８０ｂの上に位置する上層部１６ａと、断熱構造８０ｂよりも下に位置する下層部１６ｂとに分離されている。これにより、板状部８２と下層部１６ｂとの間にガス冷媒の層５２が形成されている。尚、ガス冷媒の層５２は、例えば、密閉容器１１内の冷凍機油の量が多い場合にはなくなる場合がある。
【００７８】
＜作用及び効果＞
上述の通り、主圧縮機構３は、圧縮した冷媒を密閉容器１１内に一旦吐出するのに対して、動力回収機構５は、冷媒を直接冷媒回路９に対して吐出する。このため、通常、主圧縮機構３から吐出される冷媒と共に冷媒回路９に流出する冷凍機油の量よりも、動力回収機構５から吐出される冷媒と共に冷媒回路９に流出する冷凍機油の量の方が多くなる。このため、下層部１６ｂに溜められた冷凍機油の量は減少傾向にある一方、上層部１６ａに溜められた冷凍機油の量は増加傾向にあるのが一般的である。
【００７９】
ここで、本実施形態２では、上層部１６ａに溜められる冷凍機油の量が多くなりすぎると、貫通孔８３ｃ及び開孔８２ａを経由して冷凍機油が下層部１６ｂへとこぼれ落ちる。これにより、上層部１６ａ及び下層部１６ｂの冷凍機油の量が極端に減ることが抑制される。その結果、冷凍サイクル装置１の高い信頼性が実現されている。
【００８０】
また、本実施形態２では、断熱構造８０ｂによって、上層部１６ａと下層部１６ｂとが分離されているため、上層部１６ａから冷凍機油があふれ出ない限り、上層部１６ａの冷凍機油と下層部１６ｂの冷凍機油とが相互に流入し合うことがない。よって、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が特に効果的に抑制されている。
【００８１】
また、本実施形態２では、断熱構造８０ｂと下層部１６ｂとの間に、比較的熱伝導率が低いガス冷媒の層５２が形成されている。これにより、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動がより効果的に抑制されている。その結果、冷凍サイクル装置１のＣＯＰがより向上されている。
【００８２】
《実施形態３》
図４は、本実施形態３に係る流体機械１０ｃの概略構成図である。以下、本実施形態３に係る流体機械１０ｃの構成について、図４を参照しながら説明する。尚、本実施形態３の説明において、図１は上記実施形態１と共通に参照する。また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
【００８３】
図４に示すように、本実施形態３では、上記実施形態１の断熱構造８０ａに替えて、断熱構造８０ｃが配置されている。断熱構造８０ｃは、板状部材８４と、筒状部材８６とを備えている。板状部材８４は、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に、上層部１６ａと下層部１６ｂとを区分する（隔離する）ように配置されている。板状部材８４は、相互に平行に配置された２枚の板状部材８５ａ及び８５ｂにより構成されている。板状部材８５ａと板状部材８５ｂとの間には、内部空間８７が形成されている。つまり、板状部材８４には、上層部１６ａ側の表層部としての板状部材８５ａと、下層部１６ｂ側の表層部としての板状部材８５ｂとを隔離する内部空間８７が形成されている。内部空間８７は、板状部材８５ａと板状部材８５ｂとの間の領域の筒状部材８６が配置された部分を除いた領域全体にわたって形成されている。内部空間８７は、密閉容器１１の内壁に面するように形成されている。つまり、内部空間８７は、密閉容器１１の内壁と、板状部材８５ａと、板状部材８５ｂと、筒状部材８６の外周面とにより区画形成されている。
【００８４】
板状部材８５ａには、上層部１６ａに開口する開孔８５ａ１が形成されている。一方、板状部材８５ｂには、主圧縮機構用シャフト３８の軸線方向に関して開孔８５ａ１に対応する位置に、下層部１６ｂに開口する開孔８５ｂ１が形成されている。筒状部材８６は、開孔８５ａ１と開孔８５ｂ１とを連通させるように配置されている。上層部１６ａと下層部１６ｂとの間では、この筒状部材８６を介して、冷凍機油が流通可能となっている。
【００８５】
本実施形態３では、内部空間８７は、密閉容器１１の内部空間１１ｂの他の部分とは隔離された空間である。内部空間８７は、作動流体としての冷媒や、冷凍機油などのオイル等により満たされていてもよい。内部空間８７は、熱伝導率が低いもので満たされていることが好ましい。内部空間８７は、冷凍機油よりもさらに熱伝導率が低いもので満たされていることが特に好ましい。
【００８６】
内部空間８７は、例えば、減圧されていてもよい。詳細には、内部空間８７内は、内部空間１１ｂの他の部分の圧力よりも低い圧力であってもよい。さらには、内部空間８７内は、冷媒回路９の低圧側の圧力よりも低い圧力であってもよい。また、内部空間８７内は、実質的に真空であってもよい。
【００８７】
＜作用及び効果＞
ところで、通常、密閉容器１１は、金属などの比較的熱伝導率が高い材質で作製されている。このため、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の冷凍機油の流通を抑制したとしても、断熱構造８０ｃや密閉容器１１を介して、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間で熱移動が生じる虞がある。その結果、主圧縮機構３と動力回収機構５との間で熱移動が発生し、冷凍サイクル装置１のＣＯＰが低下する虞がある。
【００８８】
それに対して、本実施形態３では、断熱構造８０ｃは、上記実施形態１の断熱構造８０ａを構成する板状部材８１の内部に、板状部材８１の上層と下層とを隔離する内部空間８７が形成された形態のものである。このため、断熱構造８０ｃの熱伝導率は、上記実施形態１の断熱構造８０ａの熱伝導率よりも低い。また、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の距離をより大きくすることができる。よって、断熱構造８０ｃが、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間のより大きな熱抵抗となり、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動をより効果的に抑制することができる。
【００８９】
尚、内部空間８７の熱伝導率は、冷凍機油の熱伝導率よりも低いことが好ましい。これによれば、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動を特に効果的に抑制することができる。
【００９０】
具体的に、内部空間８７は、冷凍機油よりも熱伝導率の低いもので満たされていることが好ましい。冷凍機油よりも熱伝導率の低いものとしては、例えば、作動流体としての冷媒や空気などの気体、オイル溜まり１６に溜められた冷凍機油よりも熱伝導率が低い別のオイルなどの液体、固体状の断熱材等が挙げられる。
【００９１】
また、内部空間８７内に気体が充填されている場合、内部空間８７は、減圧されていることが好ましい。内部空間８７内に気体が充填されている場合、内部空間８７は、実質的に真空にされていることが特に好ましい。
【００９２】
また、本実施形態３では、内部空間８７が密閉容器１１の内壁に面している。このため、図４に示すように、比較的高温の冷凍機油が溜められた上層部１６ａに接する密閉容器１１の高温部分１１ｃと、比較的低温の冷凍機油が溜められた下層部１６ｂに接する密閉容器１１の低温部分１１ｄとを隔離することができる。言い換えれば、高温部分１１ｃと低温部分１１ｄとの間に、内部空間８７に面する中間温部分１１ｅを設けることができる。これにより、高温部分１１ｃから低温部分１１ｄへの熱移動を抑制することができる。その結果、密閉容器１１を介して生じる、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動を抑制することができる。従って、密閉容器１１の内壁に面する内部空間８７を形成することで、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動をより効果的に抑制することができる。よって、冷凍サイクル装置１のＣＯＰをさらに向上することができる。
【００９３】
《変形例１》
上記実施形態３では、内部空間８７が密閉容器１１の内部空間１１ｂの他の部分から隔離されている例について説明した。但し、本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、内部空間８７は、密閉容器１１の内部空間１１ｂの他の部分と連通していてもよい。具体的には、板状部材８５ａ及び板状部材８５ｂに、それぞれ、１又は複数の開孔８５ａ２及び８５ｂ２が形成されていてもよい。そうすることで、内部空間８７を冷凍機油により満たすことができる。その結果、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に位置するさらなる冷凍機油層１６ｇを形成することができる。
【００９４】
例えば、実施形態１の場合、板状部材８１を介して、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間で熱移動がある程度生じる。それにより、下層部１６ｂの上層部１６ａに近接する位置の冷凍機油の温度が上昇する。上記実施形態１では、その加熱された冷凍機油と、下層部１６ｂに位置する他の比較的低温の冷凍機油とは、隔離されていないため、下層部１６ｂにおける冷凍機油の対流により、加熱された冷凍機油は、下層部１６ｂに位置する他の冷凍機油と混合される。このため、下層部１６ｂの冷凍機油の温度がある程度上昇する。それと共に、上層部１６ａの下層部１６ｂに近接する位置の冷凍機油の温度が低下する。上記実施形態１では、その冷却された冷凍機油と、上層部１６ａに位置する他の冷凍機油とも隔離されていないため、上層部１６ａにおける冷凍機油の対流により、冷却された冷凍機油は、上層部１６ａに位置する他の比較的高温の冷凍機油と混合される。このため、上層部１６ａの冷凍機油の温度がある程度低下する。このように、上記実施形態１では、断熱構造８０ａに近接する冷凍機油の温度が変化し、その温度変化した冷凍機油が対流により混合されるため、主圧縮機構３と動力回収機構５との間である程度の熱移動が生じる。
【００９５】
それに対して、本変形例１では、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に配置された、さらなる冷凍機油層１６ｇが形成されている。本変形例１の場合、さらなる冷凍機油層１６ｇの冷凍機油と、上層部１６ａの冷凍機油及び下層部１６ｂの冷凍機油との間で熱移動が生じる。しかしながら、さらなる冷凍機油層１６ｇは、上層部１６ａと下層部１６ｂとの両方から隔離されている。このため、上層部１６ａにより加熱されたさらなる冷凍機油層１６ｇの冷凍機油が下層部１６ｂの冷凍機油と実質的に混合されない。同様に、下層部１６ｂにより冷却されたさらなる冷凍機油層１６ｇの冷凍機油は、上層部１６ａの冷凍機油と実質的に混合されない。つまり、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱交換は、さらなる冷凍機油層１６ｇを介しての熱移動によってのみ実質的に行われる。従って、本変形例１のように、内部空間８７を冷凍機油で満たして、さらなる冷凍機油層１６ｇを形成することで、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動をより効果的に抑制することができる。
【００９６】
上記効果は、開孔８５ａ２及び８５ｂ２のうちの一方のみが形成されている場合でも得られるものである。但し、内部空間８７へ冷凍機油を充填する際の困難性に鑑みると、開孔８５ａ２と８５ｂ２との両方を形成しておくことがより好ましい。
【００９７】
《実施形態４》
図６は、本実施形態４に係る流体機械１０ｅの概略構成図である。図７は、本実施形態４に係る流体機械１０ｅの断面図である。以下、本実施形態４に係る流体機械１０ｅの構成について、図６、図７などを参照しながら説明する。尚、本実施形態４の説明において、図１は上記実施形態１と共通に参照する。また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
【００９８】
まず、図６を参照しながら、本実施形態４に係る流体機械１０ｅの概略構成について説明する。本実施形態４では、上記実施形態１の断熱構造８０ａに替えて、断熱構造８０ｅが配置されている。断熱構造８０ｅは、相互に平行に配置された一対の板状部８８及び８９を備えている。これら板状部８８及び８９によって、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間における冷凍機油の流通が制限されている。
【００９９】
板状部８８と板状部８９との間には、内部空間９２が形成されている。この内部空間９２は、上記実施形態３で説明した内部空間８７と同様に、冷媒や冷凍機油、固体状の断熱材等が配置されたものであってもよい。又、内部空間９２は、減圧されていてもよい。
【０１００】
板状部８８及び８９には、筒状部９０が設けられている。詳細に、筒状部９０は、板状部８８から上方に向かって延び、板状部８９よりも上方にまで突出している。この筒状部９０によって、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間を冷凍機油が流通可能となっている。
【０１０１】
板状部８８及び８９のそれぞれは、密閉容器１１の内壁から離間するように、平面視において密閉容器１１の内部空間１１ｂの中央に配置されている。板状部８８及び８９と密閉容器１１の内壁との間には、平面視において輪帯状で、略円柱状（リング状）に形成された周縁部９１が配置されている。
【０１０２】
尚、本実施形態４では、周縁部９１と、板状部８８及び８９と、筒状部９０とが一体に形成されている例について説明する。但し、これは単なる例示であって、本発明は、この構成に限定されない。周縁部９１と、板状部８８と、板状部８９と、筒状部９０とは、それぞれ別部材により構成されていてもよい。
【０１０３】
周縁部９１は、上下方向において、板状部８９よりも高い位置から、板状部８８よりも低い位置にまで至って形成されている。つまり、周縁部９１は、板状部８９よりも上層部１６ａ側に位置する部分と、板状部８８よりも下層部１６ｂ側に位置する部分とを備えている。
【０１０４】
この周縁部９１において、断熱構造８０ｅは密閉容器１１の内壁に対して取り付けられている。周縁部９１には、密閉容器１１の内壁に面する内部空間９５が形成されている。内部空間９５の上端は、板状部８９よりも上方にまで延びている。一方、内部空間９５の下端は、板状部８８よりも下方にまで延びている。言い換えれば、内部空間９５は、板状部８９よりも上方から、板状部８８よりも下方にわたって形成されている。つまり、内部空間９５は、板状部８９よりも上層部１６ａ側に位置する第１の内部空間９３と、板状部８８よりも下層部１６ｂ側に位置する第２の内部空間９４とを備えている。これら第１の内部空間９３と第２の内部空間９４とは、それぞれ密閉容器１１の内壁に面している。
【０１０５】
尚、内部空間９５は、板状部８９よりも上層部１６ａ側に位置する第１の内部空間９３と、板状部８８よりも下層部１６ｂ側に位置する第２の内部空間９４とのうち一方のみを含むものであってもよい。
【０１０６】
以下、図７〜図１２を参照しながら、本実施形態４における回転電動機８、主圧縮機構３、副圧縮機構２及び動力回収機構５の具体的構成について詳細に説明する。尚、これら回転電動機８、主圧縮機構３、副圧縮機構２及び動力回収機構５は、実施形態１〜６及び変形例１に共通のものであり、以下の説明は、実施形態１〜３及び５〜６並びに変形例１において共通に参照するものとする。
【０１０７】
（回転電動機８）
まず、回転電動機８及び主圧縮機構３について、図７を参照しながら説明する。図７に示すように、回転電動機８は、円筒状の固定子８ｂと、円柱状の回転子８ａとを備えている。固定子８ｂは、焼き嵌めにより、密閉容器１１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から上下に延びる主圧縮機構用シャフト３８が挿入されて固定されている。この主圧縮機構用シャフト３８は、回転電動機８が駆動されることで回転する。
【０１０８】
主圧縮機構用シャフト３８の下端部は、密閉容器１１に対して固定された略円盤状の副軸受部材７１に回転自在に固定されている。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又は複数の開口７１ａが形成されており、オイル溜まり１６に溜められた冷凍機油が副軸受部材７１の上下を流動することができるようになっている。
【０１０９】
（オイルポンプ７２）
主圧縮機構用シャフト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。オイルポンプ７２の形態は、特に限定されるものではない。ここでは、オイルポンプ７２がトロコイドポンプである例について、図８を参照しながら説明する。
【０１１０】
図８に示すように、オイルポンプ７２は、歯車状のインナーロータ７２ａと、アウタローラ７２ｂとを備えている。インナーロータ７２ａは、主圧縮機構用シャフト３８に取り付けられている。これにより、主圧縮機構用シャフト３８の回転と共に、インナーロータ７２ａも回転する。アウタローラ７２ｂは、歯車状の内部空間を有する筒状に形成されている。詳細には、アウタローラ７２ｂの内部空間は、インナーロータ７２ａの歯数よりも少ない歯数を有する歯車状に形成されている。インナーロータ７２ａは、このアウタローラ７２ｂの内部に配置されている。アウタローラ７２ｂは、回転可能に配置されている。アウタローラ７２ｂは、インナーロータ７２ａに対して偏心した状態で配置されている。これにより、インナーロータ７２ａが主圧縮機構用シャフト３８と共に回転することで、インナーロータ７２ａとアウタローラ７２ｂとによって区画形成される作動室７２ｃの容積が変化する。この作動室７２ｃの容積変化により、吸入口７２ｄから吸入された冷凍機油は、吐出口７２ｅから吐出される。吐出口７２ｅから吐出された冷凍機油は、主圧縮機構用シャフト３８内に形成されたオイル供給路３８ａを経由して主圧縮機構３に供給される。これにより、主圧縮機構３の各摺動部の潤滑及びシールが図られている。主圧縮機構３に供給された冷凍機油は、回転子８ａと固定子８ｂとの間の隙間などをつたって、再びオイル溜まり１６に戻る。
【０１１１】
（主圧縮機構３）
図７に示すように、主圧縮機構３は、スクロール型の圧縮機構である。主圧縮機構３は、密閉容器１１に対して固定されている。主圧縮機構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。
【０１１２】
固定スクロール３２は密閉容器１１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及び３３ａの間に三日月状の作動室（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に開口する吸入経路３２ｄが形成されている。この吸入経路３２ｄには、吸入管３２ｃが取り付けられている。吸入管３２ｃは、連絡管７０によって副圧縮機構２の吐出管５１に連結されている。この連絡管７０及び吸入管３２ｃを介して、作動室３９に冷媒が供給される。
【０１１３】
旋回スクロール３３の下面中央部には、偏心部３８ｂが嵌合挿入されて固定されている。偏心部３８ｂは、回転子８ａから延びる主圧縮機構用シャフト３８の上端部に形成されている。偏心部３８ｂは、主圧縮機構用シャフト３８とは異なる中心軸を有する。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により、旋回スクロール３３は主圧縮機構用シャフト３８の回転に伴って主圧縮機構用シャフト３８の中心軸から偏心した状態で旋回運動する。
【０１１４】
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及び吸入経路３２ｄを経由して作動室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及びマフラー３６の内部空間３６ａを経由し、固定スクロール３２及び軸受部材３５を貫通して形成された吐出経路４０から密閉容器１１の内部空間１１ｂへと吐出される。吐出された冷媒は、内部空間１１ｂに一時滞留される。その滞留期間中に冷媒に混入した冷凍機油等が重力や遠心力などにより分離される。そして、冷凍機油等が分離された冷媒は、密閉容器１１に取り付けられた吐出管１１ａから冷媒回路９へと吐出される。
【０１１５】
（動力回収機構５）
動力回収機構５は、オイル溜まり１６内において、副圧縮機構２よりもさらに下方に配置されている。言い換えれば、動力回収機構５は、副圧縮機構２よりも主圧縮機構３から離れた位置に配置されている。動力回収機構５は、副圧縮機構２と、動力回収シャフト１２及び第１閉塞部材１５を介して一体に配置されている。
【０１１６】
尚、本実施形態４では、動力回収機構５がロータリ式の流体圧モータにより構成されている例について説明する。具体的に、動力回収機構５は、冷媒回路９の高圧側からの冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を吐出する行程と、を実質的に連続して行う。すなわち、動力回収機構５は、冷媒回路９の高圧側からの冷媒を吸入し、実質的に体積変化させることなく冷媒回路９の低圧側に吐出する。この吐出行程において、吐出される冷媒の圧力も、冷媒回路９の低圧側と同じ圧力にまで低下する。
【０１１７】
尚、本発明において、動力回収機構５は、ロータリ式の流体圧モータに限定されない。動力回収機構５は、ロータリ式以外の流体圧モータであってもよい。又、動力回収機構５は、例えば膨張機構であってもよい。
【０１１８】
−動力回収機構５の構成−
図７に示すように、動力回収機構５は、第１閉塞部材１５と、第２閉塞部材１３とを備えている。第１閉塞部材１５と第２閉塞部材１３とは、相互に対向している。第１閉塞部材１５と第２閉塞部材１３との間には、第１シリンダ２２が配置されている。第１シリンダ２２は略円筒形の内部空間を有する。その第１シリンダ２２の内部空間は、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。
【０１１９】
尚、動力回収機構５は、第２閉塞部材１３の下方に位置する略円盤状の取付部材７によって密閉容器１１に固定されている。取付部材７には、上下方向に取付部材７を貫通する１又は複数の貫通孔７ａが形成されている。これにより、取付部材７の上下を冷凍機油が流通可能となっている。
【０１２０】
動力回収シャフト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。動力回収シャフト１２は第１シリンダ２２の中心軸上に配置されている。動力回収シャフト１２は、上記第２閉塞部材１３と、後述する第３閉塞部材１４とによって支持されている。動力回収シャフト１２には、動力回収シャフト１２に螺旋状に形成された給油溝１２ｅが形成されている。この給油溝１２ｅを経由して、密閉容器１１内の冷凍機油が、副圧縮機構２や動力回収機構５の各摺動部に供給される。
【０１２１】
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略円筒形状の内部空間内に配置されている。第１ピストン２１は、動力回収シャフト１２の中心軸に対して偏心した状態で動力回収シャフト１２にはめ込まれている。具体的には、動力回収シャフト１２は、動力回収シャフト１２の中心軸と異なる中心軸を有する偏心部１２ｆを備えている。この偏心部１２ｆに筒状の第１ピストン２１がはめ込まれている。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。従って、第１ピストン２１は、動力回収シャフト１２の回転に伴って偏心回転運動する。
【０１２２】
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９も参照）。
【０１２３】
図９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の底部との間には、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。
【０１２４】
尚、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。
【０１２５】
吸入作動室２３ａの第１仕切部材２４と隣接する部分には、図９に示すように、吸入経路２７が開口している。図７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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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７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。
【０１２８】
図９に示すように、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。
【０１２９】
尚、第１ピストン２１が上死点に位置するときとは、図１１の左上に示すように、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及び吐出口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。
【０１３０】
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１１の左上に示すように、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。従って、高効率な動力回収が実現される。
【０１３１】
尚、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、動力回収シャフト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、動力回収シャフト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。
【０１３２】
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、動力回収機構５において、冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を吐出する行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機構５を通過する。
【０１３３】
−動力回収機構５の動作−
次に、図１１を参照しながら動力回収機構５の動作原理について詳細に説明する。図１１のＳ１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１１のＳ２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１１のＳ３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１１のＳ４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。尚、回転角（θ）は、図１１において反時計回り方向を正としたときのものである。
【０１３４】
図１１のＳ１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及び吐出口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及び吐出経路３０のいずれにも連通していない孤立した状態にある。
【０１３５】
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１１のＳ２〜Ｓ４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動力回収シャフト１２の回転駆動力の一部となる。この冷媒の吸入行程は、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、冷媒の吸入行程は、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。
【０１３６】
図１１のＳ１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４では、第１ピストン２１によって吸入口２６及び吐出口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。
【０１３７】
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。尚、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。よって、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。この冷媒の吐出行程によって、第１ピストン２１に加わる回転トルクも動力回収シャフト１２の回転駆動力の一部となる。すなわち、動力回収シャフト１２は、吸入作動室２３ａへの高圧の冷媒の流入と、吐出行程における冷媒の吸引とによって回転する。そして、この動力回収シャフト１２の回転トルクは、副圧縮機構２の動力として利用される。
【０１３８】
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内の冷媒が順次冷媒回路９の低圧側に吐出されていく。そして、図１１のＳ１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。この吐出行程と同期して、吸入作動室２３ａが再び形成され、次の吸入行程が行われる。以上のように、吸入行程開始から吐出行程終了までの一連の行程は、第１ピストン２１が７２０°回転すると完了する。
【０１３９】
−副圧縮機構２の構成−
副圧縮機構２は、第２の熱交換器６と主圧縮機構３との間に配置されている。副圧縮機構２は、動力回収シャフト１２によって動力回収機構５に連結されている。副圧縮機構２は、動力回収機構５により回収された動力により駆動される。この副圧縮機構２によって、第２の熱交換器６側からの冷媒が予備的に昇圧された後に、主圧縮機構３に供給される。
【０１４０】
尚、副圧縮機構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。副圧縮機構２は、例えば、第２の熱交換器６からの冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を主圧縮機構３側に吐出する行程と、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、副圧縮機構２は、主圧縮機構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。尚、ここでは、副圧縮機構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。
【０１４１】
副圧縮機構２の基本的な構成は、上述の動力回収機構５と略同一である。具体的に、副圧縮機構２は、図７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、副圧縮機構２と動力回収機構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。
【０１４２】
動力回収シャフト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。動力回収シャフト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、動力回収シャフト１２の中心軸に対して偏心した状態で動力回収シャフト１２にはめ込まれている。具体的には、動力回収シャフト１２は、動力回収シャフト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がはめ込まれている。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。従って、第２ピストン４１は、動力回収シャフト１２の回転に伴って偏心回転運動する。
【０１４３】
尚、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１２ｆ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。
【０１４４】
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１０も参照）。
【０１４５】
図１０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の底部との間には、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。
【０１４６】
尚、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。
【０１４７】
吸入作動室４３ａの第２仕切部材４４と隣接する部分には、吸入経路４７が開口している。図７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。
【０１４８】
図１０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。
【０１４９】
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７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及び吐出管５１を介して主圧縮機構３側に吐出される。主圧縮機構３側に吐出された冷媒は、連絡管７０及び吸入管３２ｃを介して主圧縮機構３に供給される。
【０１５０】
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。
【０１５１】
尚、第２ピストン４１が上死点に位置するときとは、図１２のＳ１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及び吐出口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。
【０１５２】
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１２のＳ１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。従って、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。
【０１５３】
尚、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、動力回収シャフト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、動力回収シャフト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。
【０１５４】
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、副圧縮機構２において、冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を吐出する行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構２を通過する。
【０１５５】
−副圧縮機構２の動作−
次に、図１２を参照しながら副圧縮機構２の動作原理について詳細に説明する。図１２のＳ１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１２のＳ２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１２のＳ３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１２のＳ４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。尚、回転角（θ）は、図１２において反時計回り方向を正としたときのものである。
【０１５６】
上述のように、動力回収シャフト１２は、動力回収機構５によって回収された動力によって回転する。この動力回収シャフト１２の回転と共に、第２ピストン４１も回転し、副圧縮機構２が駆動される。
【０１５７】
図１２のＳ１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及び吐出口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及び吐出経路５０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。
【０１５８】
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、冷媒の吸入行程が終了する。
【０１５９】
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構３側に吐出されていく。そして、図１２のＳ１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。この吐出行程にわたって、吐出作動室４３ｂは吐出経路５０に常に連通している。そして、この吐出行程と同期して、吸入作動室４３ａが再び形成され、次の吸入行程が行われる。以上のように、吸入行程開始から吐出行程終了までの一連の行程は、第２ピストン４１が７２０°回転すると完了する。
【０１６０】
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、副圧縮機構２の第２作動室４３内においては、冷媒は圧縮も膨張もされない。動力回収シャフト１２が動力回収機構５によって回転し、副圧縮機構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、動力回収機構５によって回収された動力で駆動される副圧縮機構２によって、吐出口４９よりも主圧縮機構３側の圧力が、吸入口４６よりも第２の熱交換器６側の圧力より高くなる。つまり、副圧縮機構２によって昇圧される。
【０１６１】
尚、本実施形態において、上記動力回収機構５の第１ピストン２１が上死点に位置するタイミングと、副圧縮機構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。
【０１６２】
＜作用及び効果＞
以上説明したように、断熱構造８０ｅは、第１の内部空間９３と第２の内部空間９４とを含む内部空間９５が形成された周縁部９１を備えている。このため、図６に示すように、比較的高温の冷凍機油が溜められた上層部１６ａに接する密閉容器１１の高温部分１１ｃと、比較的低温の冷凍機油が溜められた下層部１６ｂに接する密閉容器１１の低温部分１１ｄとを隔離することができる。言い換えれば、高温部分１１ｃと低温部分１１ｄとの間に、内部空間８７に面する中間温部分１１ｅを設けることができる。これにより、高温部分１１ｃから低温部分１１ｄへの熱移動を抑制することができる。その結果、密閉容器１１を介して生じる、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動を抑制することができる。従って、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動をより効果的に抑制することができる。よって、冷凍サイクル装置１のＣＯＰをさらに向上することができる。
【０１６３】
また、本実施形態４では、断熱構造８０ｅには、板状部８９と板状部８８とを隔離する内部空間９２が形成されている。このため、断熱構造８０ｅの熱伝導率は、上記実施形態１の断熱構造８０ａの熱伝導率よりも低い。また、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の距離が比較的大きくなる。よって、断熱構造８０ｅが、より大きな熱抵抗となり、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動をより効果的に抑制することができる。
【０１６４】
尚、内部空間９２の熱伝導率は、冷凍機油の熱伝導率よりも低いことが好ましい。これによれば、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動を特に効果的に抑制することができる。
【０１６５】
ところで、密閉容器１１の上部には、比較的高温の主圧縮機構３が配置されているため、密閉容器１１の温度は、上部の方が高く、下方にいくにつれて低くなる。このため、本実施形態４のように、副圧縮機構２よりもさらに下方に配置された動力回収機構５を密閉容器１１に対して固定することで、密閉容器１１と動力回収機構５との間の熱移動を抑制することができる。その結果、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動も抑制され、冷凍サイクル装置１のＣＯＰも向上する。
【０１６６】
本実施形態４では、副圧縮機構２及び動力回収機構５のそれぞれが、比較的シンプルな構成を有する流体圧モータにより構成されている。このため、流体機械１０の構成をよりシンプルに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をよりシンプル化、小型化及び低コスト化することができる。シンプル化、小型化及び低コスト化の観点から、副圧縮機構２及び動力回収機構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。
【０１６７】
また、副圧縮機構２及び動力回収機構５を小型化することで、オイル溜まり１６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１６に溜められる冷凍機油の量も少なくすることができる。その結果、オイル溜まり１６の油面の高さをより安定させることができる。よって、主圧縮機構３や副圧縮機構２及び動力回収機構５に対して、より確実に冷凍機油を供給することができる。
【０１６８】
また、副圧縮機構２及び動力回収機構５のそれぞれを流体圧モータにより構成することによって、動力回収機構５による回収トルクの波形及び副圧縮機構２の負荷トルクの波形の両方を動力回収シャフト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、動力回収シャフト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における振動及び騒音の発生を抑制することができる。
【０１６９】
具体的に、動力回収機構５の第１ピストン２１が上死点に位置するタイミングと、副圧縮機構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、動力回収シャフト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。従って、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の振動及び騒音を抑制することもできる。
【０１７０】
より具体的に、本実施形態４では、動力回収シャフト１２に対して第１仕切部材２４が配置された方向と、動力回収シャフト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、動力回収機構５の第１ピストン２１が上死点に位置するタイミングと、副圧縮機構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。
【０１７１】
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、動力回収シャフト１２と、その動力回収シャフト１２を軸支する第２閉塞部材１３及び第３閉塞部材１４との間の摩擦力を低減することができる。
【０１７２】
詳細には、動力回収機構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、副圧縮機構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１２ｆ、１２ｃを介して動力回収シャフト１２を押し、動力回収シャフト１２を軸支する第２閉塞部材１３及び第３閉塞部材１４の軸受部に作用する。それ故に、それらの差圧力の向きが同方向であると、動力回収シャフト１２に対して回転阻害力が生じ、動力回収シャフト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４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、動力回収シャフト１２と、第２閉塞部材１３及び第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、動力回収シャフト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、動力回収シャフト１２と、第２閉塞部材１３及び第３閉塞部材１４との摩耗も抑制することができる。
【０１７３】
また、本実施形態４のように、動力回収機構５と副圧縮機構２とで第１閉塞部材１５を共通に使用するようにすることで、流体機械１０ｅひいては冷凍サイクル装置１のさらなるコンパクト化が図られている。
【０１７４】
《実施形態５》
図１３は、本実施形態５に係る流体機械１０ｆの概略構成図である。以下、本実施形態５に係る流体機械１０ｆの構成について、図１３等を参照しながら説明する。尚、本実施形態５の説明において、図１は上記実施形態１と共通に参照する。また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
【０１７５】
上記実施形態１では、図２に示すように、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間に断熱構造８０ａが配置されている例について説明した。それに対して、本実施形態５では、図１３に示すように、断熱構造８０ａの代わりに、第１の下層部１６ｅと第２の下層部１６ｆとの間に、断熱構造１００ａが配置されていて、この断熱構造１００ａによって第１の下層部１６ｅと第２の下層部１６ｆとが区分けされている。つまり、断熱構造１００ａは、副圧縮機構２と動力回収機構５との間に配置されている。断熱構造１００ａは、断熱構造８０ａと実質的に同様の構成であり、１又は複数の開孔１０１ａが形成された板状部材１０１により構成されている。
【０１７６】
尚、本実施形態５のように、上層部１６ａと下層部１６ｂとは、必ずしも部材によって区分けされている必要はない。この場合、オイル溜まり１６のうち膨張機構５及び副圧縮機構２よりも少し高い位置から上側部分が上層部１６ａであり、その残りの部分が下層部１６ｂである。
【０１７７】
本実施形態５のように、第１の下層部１６ｅと第２の下層部１６ｆとの間に断熱構造１００ａを配置することによっても、上層部１６ａ及び第１の下層部１６ｅと第２の下層部１６ｆとの間の冷凍機油の流通を制限して主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動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ＣＯＰを向上させることができる。
【０１７８】
尚、動力回収機構５とは異なり、副圧縮機構２は多少温度上昇しても大きな問題はない。主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱移動が生じると、主圧縮機構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、副圧縮機構２へ移動した熱量分だけ、副圧縮機構２から吐出される冷媒の温度が上昇する。言い換えれば、主圧縮機構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、副圧縮機構２において冷媒に付与されるエネルギーは増大し、主圧縮機構３に、より高温の冷媒が供給されることとなる。つまり、主圧縮機構３から副圧縮機構２へ熱移動が生じても、主圧縮機構３が冷媒に付与するエネルギーの減少分が、副圧縮機構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。
【０１７９】
具体的に、四方弁１７及び１８のＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄが接続されている場合を例に挙げて、図１４に示す冷凍サイクルを参照しながらさらに詳細に説明する。具体的に、図１４において実線で示す冷凍サイクル（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ）は、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱交換が行われないと仮定したときの冷凍サイクル装置１の冷凍サイクルを示している。一方、図１４における冷凍サイクル（Ａ−Ｂ’−Ｃ’−Ｄ−Ｅ）は、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱交換が行われる場合の冷凍サイクル装置１の冷凍サイクルを示している。Ａ−Ｂ（Ｂ’）は、副圧縮機構による冷媒の状態変化を示している。Ｂ（Ｂ’）−Ｃ（Ｃ’）は、主圧縮機構３における冷媒の状態変化を示している。Ｃ（Ｃ’）−Ｄは、ガスクーラとしての第１の熱交換器４における冷媒の状態変化を示している。Ｄ−Ｅは、動力回収機構５における冷媒の状態変化を示している。Ｅ−Ａは、蒸発器としての第２の熱交換器６における冷媒の状態変化を示している。
【０１８０】
尚、図１４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１４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。尚、図１４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。
【０１８１】
主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱移動が生じることで、比較的低温であった副圧縮機構２の温度が上昇する。これにより、副圧縮機構２の温度上昇量に応じて副圧縮機構２により冷媒に付与されるエネルギー量も、多くなる。このため、点Ｂ’は、点Ｂよりも高エンタルピー側となる。
【０１８２】
ここで、仮に主圧縮機構３の温度に変化がなく、主圧縮機構３が冷媒に付与するエネルギー量にも変化がないとすれば、主圧縮機構３により点Ｃ’’にまで冷媒が圧縮される。しかしながら、実際は、副圧縮機構２の温度が上昇した分、主圧縮機構３の温度は低下する。このため、主圧縮機構３が冷媒に付与するエネルギー量は、主圧縮機構３の温度低下量に応じた分だけ少なくなる。その結果、図１４に示すように、点Ｃ’と点Ｃとは、実質的に同じ位置となる。その結果、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱移動が生じた場合に、主圧縮機構３及び副圧縮機構２により冷媒に付与されるエネルギーは、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱移動が生じない場合に、主圧縮機構３及び副圧縮機構２により冷媒に付与されるエネルギーとほぼ等しくなる。よって、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間で熱移動が生じても、冷凍サイクル装置１のＣＯＰは、それほど低下しない。
【０１８３】
《実施形態６》
図１５は、本実施形態６に係る流体機械１０ｇの概略構成図である。以下、本実施形態６に係る流体機械１０ｇの構成について、図１５を参照しながら説明する。尚、本実施形態６の説明において、図１は上記実施形態１と共通に参照する。また、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
【０１８４】
本実施形態６に係る流体機械１０ｇでは、上記実施形態１で説明した断熱構造８０ａと、上記実施形態５で説明した断熱構造１００ａとの両方が配置されている。このため、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動が特に効果的に抑制されている。その結果、冷凍サイクル装置１のＣＯＰも特に大きく向上されている。
【０１８５】
尚、断熱構造１００ａは、例えば、図３に示す断熱構造８０ｂと同様の形態のものであってもよい。断熱構造１００ａは、例えば、図４や５に示す断熱構造８０ｃと同様の形態のものであってもよい。断熱構造１００ａは、例えば、図６に示す断熱構造８０ｅと同様の形態のものであってもよい。また、断熱構造８０ａに替えて、図３に示す断熱構造８０ｂ、図４や５に示す断熱構造８０ｃ、又は図６に示す断熱構造８０ｅを配置してもよい。
【０１８６】
主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動をより低減する観点からは、断熱構造１００ａを図６に示す断熱構造８０ｅと同様の形態のものとすると共に、断熱構造８０ａに替えて、図６に示す断熱構造８０ｅを配置することが最も好ましい。
【０１８７】
《変形例２》
上記実施形態１〜６では、オイルポンプ７２を用いて主圧縮機構３に対して冷凍機油を供給する例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、図１６に示すように、オイルポンプ７２を設けず、主圧縮機構３をオイル溜まり１６に直接浸漬することで、主圧縮機構３に冷凍機油を供給するようにしてもよい。尚、主圧縮機構３をオイル溜まり１６に直接浸漬する場合は、主圧縮機構３を、比較的簡単な構成のロータリ型の圧縮機構にすることが好ましい。
【０１８８】
《変形例３》
上記実施形態１では、図２に示すように、上層部１６ａと動力回収機構５との間に断熱構造８０ａを配置する例について説明した。但し、断熱構造８０ａは、本発明において必須ではない。例えば、図１７に示すように、断熱構造８０ａを設けない構成としてもよい。
【０１８９】
《その他の変形例》
上記実施形態では、動力回収機構５を副圧縮機構２よりも低い配置する例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。例えば、動力回収機構５を副圧縮機構２よりも高い位置に配置してもよい。
【０１９０】
上記実施形態４では、主圧縮機構３がスクロール型の圧縮機構である例について説明した。但し、本発明において、主圧縮機構３は、スクロール型の圧縮機構に限定されない。本発明において、主圧縮機構３は、例えば、ロータリ型の圧縮機構であってもよい。
【０１９１】
上記実施形態１では、図２に示すように、オイルポンプ７２が第２の上層部１６ｄに位置する場合を例について説明した。言い換えれば、第２の上層部１６ｄの冷凍機油が主圧縮機構３に供給される例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、オイルポンプ７２を第１の上層部１６ｃに配置してもよい。言い換えれば、第１の上層部１６ｃの冷凍機油が主圧縮機構３に供給されるようにしてもよい。
【０１９２】
上記実施形態４では、板状部８９と板状部８８との間に内部空間９２が形成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。板状部８８と板状部８９との間に内部空間９２が形成されていなくてもよい。つまり、板状部８９と板状部８８とは、相互に密着して配置されていてもよい。言い換えれば、板状部８９と板状部８８とは一枚の板状部を構成していてもよい。つまり、板状部８９及び板状部８８のうちの一方のみを設けるようにしてもよい。
【０１９３】
上記実施形態４では、副圧縮機構２よりも最も下方に配置された動力回収機構５が密閉容器１１に対して固定されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、副圧縮機構２を密閉容器１１に対して固定してもよい。そうすることで、密閉容器１１と動力回収機構５との間の熱移動を抑制することができる。密閉容器１１と動力回収機構５との間の直接的な熱移動が抑制されるからである。
【０１９４】
上記実施形態４では、内部空間９５が、板状部８９よりも上層部１６ａ側に位置する第１の内部空間９３と、板状部８８よりも下層部１６ｂ側に位置する第２の内部空間９４との両方を含む例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、内部空間９５は、板状部８９よりも上層部１６ａ側に位置する第１の内部空間９３と、板状部８８よりも下層部１６ｂ側に位置する第２の内部空間９４とのうち一方のみを含むものであってもよい。内部空間９５が、第１の内部空間９３及び第２の内部空間９４のうちの一方のみを含む場合であっても、密閉容器１１を介して生じる、上層部１６ａと下層部１６ｂとの間の熱移動を抑制することができる。従って、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱移動をより効果的に抑制することができる。
【０１９５】
上記実施形態５及び６では、断熱構造１００ａが板状部材１０１により構成されている例について説明した。但し、断熱構造１００ａの形態は、特にこれに限定されない。断熱構造１００ａは、例えば、図３に示す断熱構造８０ｂと同様の形態のものであってもよい。断熱構造１００ａは、例えば、図４や５に示す断熱構造８０ｃと同様の形態のものであってもよい。断熱構造１００ａは、例えば、図６に示す断熱構造８０ｅと同様の形態のものであってもよい。
【０１９６】
上記実施形態６の断熱構造８０ａに替えて、図３に示す断熱構造８０ｂ、図４や５に示す断熱構造８０ｃ、又は図６に示す断熱構造８０ｅを配置してもよい。また、さらなる断熱構造を配置してもよい。
【０１９７】
流体機械１０のコンパクト化の観点から、吸入経路２７、吐出経路３０、吸入経路４７及び吐出経路５０のすべてを第１閉塞部材１５に形成するようにしてもよい。
【０１９８】
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。
【０１９９】
冷媒回路９が、主圧縮機構３と、第１の熱交換器４と、動力回収機構５と、第２の熱交換器６と、副圧縮機構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。
【０２００】
上記実施形態及び変形例では、動力回収機構５及び副圧縮機構２の両方が流体圧モータにより構成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、動力回収機構５を膨張機構により構成してもよい。副圧縮機構２を作動室において冷媒が圧縮される圧縮機構により構成してもよい。
【０２０１】
《本明細書における用語等の定義》
本明細書において、「冷凍機油」には、鉱油のみならず合成油も含まれる。
【０２０２】
「流体圧モータ」とは、冷媒を吸入する吸入行程と、冷媒を吐出する吐出行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。
【０２０３】
主圧縮機構３は、冷媒を圧縮可能なものであれば特に限定されない。主圧縮機構３は、例えば、スクロール型の圧縮機構であってもよい。また、主圧縮機構３は、例えば、ロータリ型の圧縮機構であってもよい。
【０２０４】
「オイル溜まりの上層部」とは、オイル溜まり内の膨張機構及び副圧縮機構より上側に断熱構造が配置されている場合は、断熱構造よりも上の部分をいう。
【産業上の利用可能性】
【０２０５】
本発明は、冷凍サイクル装置に有用である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルが溜められるオイル溜まりが底部に形成される密閉容器と、
前記密閉容器内に配置され、前記オイル溜まりの上層部に溜められた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構と、
前記密閉容器内において、前記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構が駆動されるように、前記主圧縮機構と前記回転電動機とを連結する主圧縮機構用シャフトと、
前記オイル溜まり内において、前記上層部より低い位置に配置され、前記作動流体を吸入する吸入行程と、前記吸入した作動流体を吐出する吐出行程とを少なくとも行うことにより、前記作動流体から動力を回収する動力回収機構と、
前記オイル溜まり内において、前記上層部より低い位置に配置され、前記作動流体を圧縮して前記主圧縮機構側に吐出する副圧縮機構と、
前記動力回収機構で回収された動力によって前記副圧縮機構が駆動されるように、前記動力回収機構と副圧縮機構とを連結する動力回収シャフトと、
前記上層部と前記動力回収機構との間に位置し、前記オイル溜まりの上層部と、前記動力回収機構が配置された前記オイル溜まりの下層部との間のオイルの流通を制限する少なくともひとつの断熱構造と、
を備えた流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載された流体機械において、
前記少なくともひとつの断熱構造は、前記動力回収機構及び副圧縮機構とは隔離されている流体機械。
【請求項３】
請求項１に記載された流体機械において、
前記動力回収機構は、前記副圧縮機構よりも下方に配置されている流体機械。
【請求項４】
請求項１に記載された流体機械において、
前記動力回収機構は、前記副圧縮機構よりも下方に配置されており、
前記少なくともひとつの断熱構造は、
前記主圧縮機構と前記副圧縮機構との間に配置された第１の断熱構造と、
前記副圧縮機構と前記動力回収機構との間に配置された第２の断熱構造と、
を含む流体機械。
【請求項５】
請求項１に記載された流体機械において、
前記少なくともひとつの断熱構造は、前記動力回収機構及び前記副圧縮機構とは別の部材で構成されている流体機械。
【請求項６】
請求項１に記載された流体機械において、
前記オイルは、前記密閉容器の内壁と、前記少なくともひとつの断熱構造との間の隙間を通じて前記上層部と前記下層部との間を流通可能である流体機械。
【請求項７】
請求項１に記載された流体機械において、
前記断熱構造には、前記上層部と前記下層部とを連通させるオイル流通孔が形成されている流体機械。
【請求項８】
請求項１に記載された流体機械において、
前記断熱構造は、
前記上層部と前記下層部とを隔離するように配置され、前記上層部と前記下層部とを連通させる連通孔が形成された板状部と、
前記板状部から前記上層部側に向かって延び、前記連通孔とつながる貫通孔が内部に形成された筒状部と、
を有する流体機械。
【請求項９】
請求項８に記載された流体機械において、
前記上層部と前記下層部とは、前記断熱構造により分離されている流体機械。
【請求項１０】
請求項１に記載された流体機械において、
前記断熱構造は、前記上層部と前記下層部とを隔離するように配置され、前記上層部と前記下層部とを連通させる連通孔が形成された板状部材を備え、
前記板状部材には、前記板状部材の前記上層部側の表層部と、前記板状部材の前記下層部側の表層部とを隔離する内部空間が形成されている流体機械。
【請求項１１】
請求項１０に記載された流体機械において、
前記上層部側の表層部と前記下層部側の表層部とのうちの少なくとも一方には、前記内部空間と前記オイル溜まりとを連通させる開孔が形成されている流体機械。
【請求項１２】
請求項１０に記載された流体機械において、
前記内部空間は、前記密閉容器の内壁に面している流体機械。
【請求項１３】
請求項１に記載された流体機械において、
前記断熱構造は、
前記上層部と前記下層部との間において、前記密閉容器の内壁から離間して位置する板状部と、
前記板状部と前記密閉容器の内壁との間に配置され、前記板状部と前記密閉容器の内壁とを接続する周縁部と、
を有し、
前記周縁部には、
前記板状部よりも前記上層部側にまで延び、前記密閉容器の内壁に面する第１の内部空間と、前記板状部よりも前記下層部側に延び、前記密閉容器の内壁に面する第２の内部空間とのうちの少なくとも一方を含む内部空間が形成されている流体機械。
【請求項１４】
請求項１３に記載された流体機械において、
前記板状部には、前記板状部の前記上層部側の表層部と前記下層部側の表層部とを隔離する内部空間が形成されている流体機械。
【請求項１５】
請求項１０に記載された流体機械において、
前記内部空間には、前記オイル又は前記作動流体が充填されている流体機械。
【請求項１６】
請求項１に記載された流体機械において、
前記上層部を、前記オイル溜まりの表層に位置する第１の上層部と、前記第１の上層部よりも下方に位置する第２の上層部とに区分するように配置され、前記第１の上層部と前記第２の上層部とを連通させる１又は複数の連通孔が形成された板状部材をさらに備え、
前記回転電動機は、前記主圧縮機構よりも前記オイル溜まり寄りに配置されている流体機械。
【請求項１７】
請求項１に記載された流体機械において、
前記動力回収シャフトには、前記動力回収シャフトの下端面に開口し、前記動力回収機構と前記副圧縮機構とに前記オイルを供給するオイル供給路が形成されている流体機械。
【請求項１８】
請求項３に記載された流体機械において、
前記動力回収機構又は前記副圧縮機構が前記密閉容器に対して固定されている流体機械。
【請求項１９】
請求項１に記載された流体機械において、
前記主圧縮機構は、前記オイル溜まりよりも高い位置に配置されており、
前記主圧縮機構用シャフトの下端部は、前記上層部に達しており、
前記主圧縮機構用シャフトの下端部に取り付けられ、前記上層部のオイルを吸引するオイルポンプをさらに備え、
前記主圧縮機構用シャフトには、前記オイルポンプにより吸引されたオイルを前記主圧縮機構に対して供給するオイル供給路が形成されている流体機械。
【請求項２０】
請求項１に記載された流体機械において、
前記主圧縮機構は、前記上層部に浸漬されている流体機械。
【請求項２１】
請求項１に記載された流体機械において、
前記副圧縮機構は、前記作動流体を吸入する吸入行程と、前記吸入した作動流体を吐出する吐出行程とを行うことにより、前記作動流体を圧縮させるものであり、
前記副圧縮機構と前記動力回収機構とのうちの少なくとも一方は、前記吸入行程と前記吐出行程とが実質的に連続して行われる流体圧モータである流体機械。
【請求項２２】
請求項１に記載された流体機械において、
前記主圧縮機構は、前記圧縮した作動流体を前記密閉容器内に吐出する流体機械。
【請求項２３】
オイルが溜められるオイル溜まりが底部に形成される密閉容器と、
前記密閉容器内に配置され、前記オイル溜まりの上層部に溜められた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構と、
前記密閉容器内において、前記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構が駆動されるように、前記主圧縮機構と前記回転電動機とを連結する主圧縮機構用シャフトと、
前記オイル溜まり内において、前記上層部より低い位置に配置され、前記作動流体を吸入する吸入行程と、前記吸入した作動流体を吐出する吐出行程とを少なくとも行うことにより、前記作動流体から動力を回収する動力回収機構と、
前記オイル溜まり内において、前記上層部より低い位置に配置され、前記作動流体を圧縮して前記主圧縮機構側に吐出する副圧縮機構と、
前記動力回収機構で回収された動力によって前記副圧縮機構が駆動されるように、前記動力回収機構と副圧縮機構とを連結する動力回収シャフトと、
を備えた流体機械。
【請求項２４】
請求項１に記載された流体機械を備えた冷凍サイクル装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載された流体機械を備えた冷凍サイクル装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008139680.tif 000021
【図２】
2008139680.tif 000022
【図３】
2008139680.tif 000023
【図４】
2008139680.tif 000024
【図５】
2008139680.tif 000025
【図６】
2008139680.tif 000026
【図７】
2008139680.tif 000027
【図８】
2008139680.tif 000028
【図９】
2008139680.tif 000029
【図１０】
2008139680.tif 000030
【図１１】
2008139680.tif 000031
【図１２】
2008139680.tif 000032
【図１３】
2008139680.tif 000033
【図１４】
2008139680.tif 000034
【図１５】
2008139680.tif 000035
【図１６】
2008139680.tif 000036
【図１７】
2008139680.tif 000037
【図１８】
2008139680.tif 000038
【国際調査報告】
2008139680.tif 000039
2008139680.tif 000040
2008139680.tif 000041
2008139680.tif 000042