(57)【要約】【課題】主圧縮機構から動力回収ユニットへの熱移動を抑制する。【解決手段】流体機械１０Ａは、密閉容器１１と、主圧縮機構３と、動力回収ユニット７とを備えている。動力回収ユニット７は、副圧縮機構２と動力回収機構５とを含む。主圧縮機構３と動力回収ユニット７との間には、バッファ１０７が設けられている。バッファ１０７は、副圧縮機構２の吐出口４９から吐出された作動流体の吐出経路なすとともに、作動流体の流路の断面積を副圧縮機構２の吐出口４９の開口面積よりも拡張する。【選択図】図１
2009162123.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た回転電動機と、
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用シャフトと、
前記オイル溜まり内に配置され、（i）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、作動流体から動力を回収する動力回収機構と、（ii）前記動力回収機構により駆動され、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、（iii）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、を含む動力回収ユニットと、
前記主圧縮機構と前記動力回収ユニットとの間に設けられ、前記副圧縮機構の吸入口に作動流体を導くための吸入経路又は前記副圧縮機構の吐出口から吐出された作動流体の吐出経路をなすとともに、作動流体の流路の断面積を前記吸入口の開口面積又は前記吐出口の開口面積よりも拡張するバッファと、
を備えた、流体機械。
【請求項２】
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た回転電動機と、
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用シャフトと、
前記オイル溜まり内に配置され、（i）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、作動流体から動力を回収する動力回収機構と、（ii）前記動力回収機構により駆動され、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、（iii）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、を含む動力回収ユニットと、
前記副圧縮機構の吸入口に作動流体を導くための吸入経路をなすとともに、作動流体の流路の断面積を前記吸入口の開口面積よりも拡張する上流側部分と、前記副圧縮機構の吐出口から吐出された作動流体の吐出経路をなすとともに、作動流体の流路の断面積を前記吐出口の開口面積よりも拡張する下流側部分とを含み、前記主圧縮機構と前記動力回収ユニットとの間に設けられたバッファと、
を備えた、流体機械。
【請求項３】
前記主圧縮機用シャフトの中心軸と前記動力回収シャフトの中心軸とが一致し、
前記バッファと前記動力回収機構との間に前記副圧縮機構が位置する姿勢で、前記動力回収ユニットが前記オイル溜まり内に配置されている、請求項１又は請求項２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記バッファを内部空間として有するバッファ構成部材が、前記動力回収ユニットに隣接して設けられ、
前記バッファ構成部材によって、前記オイル溜まりが前記主圧縮機構側に位置する第１オイル溜まりと、前記動力回収ユニット側に位置する第２オイル溜まりとに仕切られており、
さらに、前記第１オイル溜まりと前記第２オイル溜まりとの間のオイルの往来を許容する連絡通路が設けられている、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の流体機械。
【請求項５】
前記連絡通路が、前記バッファ構成部材を前記動力回収シャフトの軸方向に貫通する均油管又は前記バッファ構成部材の外周部に形成された溝によって構成されている、請求項４に記載の流体機械。
【請求項６】
前記バッファを流通するべき作動流体で充填されうるように前記バッファに接続され、前記密閉容器の内周面に沿って油面の方向に延びて前記オイル溜まりを周方向に取り囲む分岐バッファをさらに備えた、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の流体機械。
【請求項７】
前記バッファ及び前記分岐バッファを内部空間として有するバッファ構成部材が、前記動力回収ユニットに隣接して設けられ、
前記バッファ構成部材によって、前記オイル溜まりが前記主圧縮機構側に位置する第１オイル溜まりと、前記動力回収ユニット側に位置する第２オイル溜まりとに仕切られ、
前記第１オイル溜まりが前記分岐バッファによって囲まれている、請求項６に記載の流体機械。
【請求項８】
前記バッファを流通するべき作動流体で充填されうるように前記バッファに接続され、前記密閉容器の内周面に沿って底面の方向に延び、前記動力回収ユニットの周囲において前記オイル溜まりを周方向に取り囲む分岐バッファをさらに備えた、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の流体機械。
【請求項９】
前記バッファとしての内部空間と、前記動力回収シャフトを支持する軸受部とを有するバッファ構成部材が、前記動力回収ユニットに隣接して設けられおり、
前記軸受部を境として一方側に前記上流側部分としての上流側バッファ、他方側に前記下流側部分としての下流側バッファが形成されるように、前記バッファ構成部材の前記内部空間が仕切られている、請求項８に記載の流体機械。
【請求項１０】
前記バッファ構成部材を構成する材料の熱伝導率が、前記密閉容器及び／又は前記動力回収ユニットを構成する材料の熱伝導率よりも大きい、請求項４、請求項７又は請求項９に記載の流体機械。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の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】
本発明は冷凍サイクル装置及びそれに用いる流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒を冷却する放熱器、冷媒を膨張させる膨張弁、及び冷媒を加熱する蒸発器が順次接続されてなる。この冷媒回路における冷凍サイクルでは、膨張弁において冷媒が高圧から低圧へと膨張を伴いながら圧力降下し、その際に内部エネルギーが放出される。このため、冷媒回路の低圧側（蒸発器側）と高圧側（放熱器側）との間の圧力差が大きい場合は、放出される内部エネルギーが比較的大きくなる。従って、冷凍サイクルのエネルギー効率が大幅に低下してしまう。
【０００３】
このような問題に鑑み、膨張時において放出される冷媒の内部エネルギーを回収する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１や非特許文献１には、相互にシャフトにより連結された膨張機構とブロア（副圧縮機構）とにより構成された容積形流体機械を動力回収機構として配置することで動力回収を行う冷凍サイクル装置が提案されている。
【０００４】
特許文献１や非特許文献１に記載された冷凍サイクル装置では、特許文献１の図６に示すように、容積形流体機械と主圧縮機構とは、それぞれ別個の密閉容器に収納されている。そして、それぞれの密閉容器内には、容積形流体機械や主圧縮機構に供給される冷凍機油が溜められるオイル溜まりが設けられている。
【特許文献１】特開２００６−２６６１７１号公報
【非特許文献１】International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue, July 17-20, 2006, R169, “BASIC OPERATINGCHARACTERISTICS OF CO2 REFRIGERATION CYCLES WITH EXPANDER-COMPRESSOR UNIT”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や非特許文献１に記載された冷凍サイクル装置のように、容積形流体機械を収納する密閉容器と、主圧縮機構を収納する密閉容器とのそれぞれに、個別のオイル溜まりを設けた場合、一方のオイル溜まりに溜められた冷凍機油の量と、他方のオイル溜まりに溜められた冷凍機油の量との均衡が崩れ、容積形流体機械や主圧縮機構の潤滑やシールが適切に行われなくなる虞がある。なぜなら、主圧縮機構から冷媒回路に吐出される冷凍機油の量と、容積形流体機械から冷媒回路に吐出される冷凍機油の量とは相違するからである。
【０００６】
例えば、非特許文献１には、主圧縮機構と放熱器との間にオイルセパレータを配置し、そのオイルセパレータで回収した冷凍機油を膨張機構−副圧縮機構ユニットが収納された密閉容器に供給することが記載されている。このようにすることで、例えば、膨張機構−副圧縮機構ユニットが収納された密閉容器内に溜められた冷凍機油の量の減少を抑制することができる。
【０００７】
しかしながら、非特許文献１に記載のように、主圧縮機構と放熱器との間にオイルセパレータを設けた場合であっても、膨張機構−副圧縮機構ユニットが収納された密閉容器内のオイル溜まりや主圧縮機構が収納された密閉容器内のオイル溜まりに溜められた冷凍機油の量の減少を十分に抑制することは困難である。なぜならば、たとえオイルセパレータで回収した冷凍機油を膨張機構−副圧縮機構ユニットが収納された密閉容器内に供給したとしても、膨張機構−副圧縮機構ユニットから冷媒回路に吐出される冷凍機油の量がオイルセパレータで回収される冷凍機油の量を上回っているような場合には、膨張機構−副圧縮機構ユニットが収納された密閉容器内のオイル溜まりに溜められた冷凍機油の量が減少するからである。また、主圧縮機構から冷媒回路に吐出される冷凍機油の量が比較的多い場合には、主圧縮機構が収納された密閉容器内のオイル溜まりに溜められた冷凍機油の量が減少するからである。
【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、圧縮機構及び動力回収機構へのオイルの安定供給を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決できる流体機械として、本発明者らは、先の出願において以下のような流体機械を提案した。
【００１０】
その流体機械は、
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た回転電動機と、
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用シャフトと、
オイル溜まり内に配置され、（i）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、（ii）動力回収機構により駆動され、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、（iii）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、を含む動力回収ユニットと、を備えたものである。
【００１１】
上記流体機械では、主圧縮機構及び動力回収ユニットを潤滑するオイルが、密閉容器内のオイル溜まりに一括して溜められている。このため、オイルの過不足が生ずる問題が本質的に存在せず、主圧縮機構及び動力回収ユニットへオイルを安定的に供給することができる。主圧縮機構及び動力回収ユニットが共通の密閉容器に収容されているので、設置スペースの低減にも有利である。
【００１２】
ただし、主圧縮機構及び動力回収ユニットを単一の密閉容器内に収容することによって新たに生ずる問題もある。作動流体は主圧縮機構で圧縮されて高温高圧状態になるので、主圧縮機構を構成する部材は相対的に高温となる。他方、作動流体は動力回収ユニットの動力回収機構で膨張して低温低圧状態になるので、動力回収ユニットを構成する部材は相対的に低温となる。副圧縮機構は、作動流体を圧縮する作用を有するが、副圧縮機構での温度上昇及び圧力上昇は大きくない。従って、主圧縮機構と動力回収ユニットとを単一の密閉容器に収容し、共通のオイル溜まりに溜められた冷凍機油でそれらの潤滑を行うと、冷凍機油を介して主圧縮機構から動力回収ユニットへと熱が移動する。この熱移動は、主圧縮機構から吐出される作動流体の温度低下、動力回収機構から吐出される作動流体の温度上昇を招き、エネルギー効率の向上を妨げるのでなるべく少ない方がよい。
【００１３】
本発明者らは、主圧縮機構から動力回収ユニットへの熱移動を抑制するべく、鋭意検討を重ねた結果、以下の発明を完成させるに至った。具体的には、上記流体機械において、主圧縮機構と動力回収ユニットとの間にバッファを設ける。このバッファは、副圧縮機構の吸入口に作動流体を導くための吸入経路又は副圧縮機構の吐出口から吐出された作動流体の吐出経路をなすとともに、作動流体の流路の断面積を吸入口の開口面積又は吐出口の開口面積よりも拡張する役割を担う。
【００１４】
上記バッファは、副圧縮機構の吸入口に作動流体を導くための吸入経路をなすとともに、作動流体の流路の断面積を吸入口の開口面積よりも拡張する上流側部分と、副圧縮機構の吐出口から吐出された作動流体の吐出経路をなすとともに、作動流体の流路の断面積を吐出口の開口面積よりも拡張する下流側部分とを含むものであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、圧縮機構及び動力回収ユニットへオイルを安定的に供給することができる。主圧縮機構と動力回収ユニットとの間にバッファを設けることにより、主圧縮機構から動力回収ユニットへの熱移動を抑制することができる。また、バッファを流通する作動流体によって、主圧縮機構側から動力回収ユニット側へと向かって移動する熱を回収できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
《実施形態》
図１は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ａに用いられる流体機械１０Ａの断面図である。図２は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ａの構成図である。まず、図２を参照しながら、冷凍サイクル装置１Ａの概略構成について説明する。尚、ここで説明する冷凍サイクル装置１Ａは、本発明を実施した好ましい形態の一例であって、本発明は、下記構成に何ら限定されるものではない。
【００１７】
＜冷凍サイクル装置１Ａの概要構成＞
図２に示すように、冷凍サイクル装置１Ａは、主圧縮機構３と、放熱器４と、動力回収機構５と、蒸発器６と、副圧縮機構２と、バッファ１０７とを有する冷媒回路９を備えている。冷媒回路９には、主圧縮機構３から放熱器４を経て動力回収機構５に至る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には二酸化炭素が充填されている。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、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。
【００１８】
主圧縮機構３は、回転電動機の一種である電動機８により駆動される。主圧縮機構３は、冷媒回路９内を循環する冷媒を高温高圧に圧縮する。尚、本実施形態では、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する。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。
【００１９】
放熱器（ガスクーラ）４は、主圧縮機構３に接続されている。放熱器４は、主圧縮機構３により圧縮された冷媒を放熱させる。言い換えれば、放熱器４は、主圧縮機構３により圧縮された冷媒を冷却する。放熱器４により冷却された冷媒は低温高圧になる。
【００２０】
動力回収機構５は、放熱器４に接続されている。本実施形態では、動力回収機構５は、ロータリ式の流体圧モータにより構成されている。具体的に、動力回収機構５は、放熱器４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、放熱器４によって低温高圧にされた冷媒を吸入し、実質的に体積変化させることなく蒸発器６側に吐出する。ここで、主圧縮機構３により、動力回収機構５を挟んで放熱器４側が比較的高圧となっており、蒸発器６側が比較的低圧となっている。このため、動力回収機構５に吸入された冷媒は動力回収機構５から吐出されるときに膨張し、低圧となる。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。また、動力回収機構５は、例えば固有の容積比を有する（容積比が１より大きい）膨張機構であってもよい。
【００２１】
蒸発器６は、動力回収機構５に接続されている。蒸発器６は、動力回収機構５からの冷媒を加熱して蒸発させる。
【００２２】
副圧縮機構２は、蒸発器６と主圧縮機構３との間、具体的には蒸発器６とバッファ１０７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、蒸発器６側からの冷媒が予備的に昇圧された後に、主圧縮機構３に供給される。本実施形態では、この副圧縮機構２と、動力回収機構５と、動力回収シャフト１２とによって、動力回収ユニット７が構成されている。
【００２３】
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、蒸発器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過給機であってもよい。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が過給機により構成されている例を挙げて説明する。
【００２４】
＜冷凍サイクル装置１Ａの具体的構成＞
（流体機械１０Ａ）
図１及び図２に示すように、流体機械１０Ａは、略円柱状の密閉容器１１と、主圧縮機構３と、電動機８と、動力回収ユニット７とを備えている。密閉容器１１は、筒状の胴シェル１１ａと、上シェル１１ｂと、底シェル１１ｃとを備えている。胴シェル１１ａの上部開口は、蓋状の上シェル１１ｂによって塞がれている。一方、胴シェル１１ａの下部開口は、碗状の底シェル１１ｃによって塞がれている。
【００２５】
密閉容器１１の底部には、冷凍機油が溜められるオイル溜まり１６が形成されている。密閉容器１１における、オイル溜まり１６よりも高い位置には、主圧縮機構３と、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から最も離れて配置されている。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。オイル溜まり１６内には、動力回収ユニット７が配置されている。動力回収ユニット７のうち、副圧縮機構２が主圧縮機構３寄りに配置されている。つまり、副圧縮機構２が比較的高い位置に配置されている。
【００２６】
動力回収シャフト１２の軸方向に関する主圧縮機構３と動力回収ユニット７との間には、バッファ１０７を有するバッファ構成部材２４４が配置されている。バッファ構成部材２４４は、オイル溜まり１６内に設けられている。バッファ１０７は、副圧縮機構２から吐出された冷媒の流路（吐出経路）をなすとともに、その流路の断面積を拡張する働きを持つ。バッファ構成部材２４４によって、主圧縮機構３から動力回収ユニット７（特に、動力回収機構５）への熱移動が抑制されるとともに、バッファ構成部材２４４内のバッファ１０７を流通する冷媒によって、主圧縮機構３及び電動機８の排熱の回収が行われる。
【００２７】
（電動機８及び主圧縮機構３の構成）
電動機８は、円筒状の固定子８ｂと、円柱状の回転子８ａとにより構成されている。固定子８ｂは、焼き嵌めにより、密閉容器１１の胴シェル１１ａに対して回転不能に固定されている。回転子８ａは、固定子８ｂの内部に配置されている。回転子８ａは、固定子８ｂに対して回転自在である。回転子８ａの平面視中央には、軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。その貫通孔に回転子８ａから上下に延びる主圧縮機用シャフト３８が挿入されて固定されている。この主圧縮機用シャフト３８は、電動機８が駆動されることで回転する。
【００２８】
主圧縮機用シャフト３８の下端部は、胴シェル１１ａに固定された略円盤状の副軸受部材７１に回転自在に挿入されている。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。副軸受部材７１には、油面を安定させるための油面安定板としての働きもある。
【００２９】
主圧縮機用シャフト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。このオイルポンプ７２によってオイル溜まり１６に溜められた冷凍機油が吸い上げられ、主圧縮機用シャフト３８の内部に形成されたオイル供給孔（図示せず）を介して、主圧縮機構３に冷凍機油が供給される。これにより、主圧縮機構３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。
【００３０】
図１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の胴シェル１１ａ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。
【００３１】
固定スクロール３２は密閉容器１１の胴シェル１１ａに対して変位不能に取り付けられている。固定スクロール３２の下面には平面視渦巻き状（例えばインボリュート形状等）のラップ３２ａが形成されている。旋回スクロール３３は固定スクロール３２に対向配置されている。旋回スクロール３３の固定スクロール３２に対向する面の中央部にはラップ３２ａとかみ合う平面視渦巻き状（例えばインボリュート形状等）のラップ３３ａが形成されている。これらラップ３２ａとラップ３３ａと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に開口する開口３２ｄが形成されている。この開口３２ｄには、吸入管３２ｃが取り付けられている。吸入管３２ｃは、図２に示すように連絡管７０によって吐出管５１に接続されている。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。
【００３２】
旋回スクロール３３の対向表面の周辺部は固定スクロール３２の下側表面周辺部に突出して設けられたスラスト軸受３２ｂに当接して支持されている。
【００３３】
旋回スクロール３３の下面中央部には、回転子８ａから延びる主圧縮機用シャフト３８の上端部に設けられ、主圧縮機用シャフト３８とは異なる中心軸を有する偏心部３８ａが嵌合挿入されて固定されている。また、旋回スクロール３３の下側にはオルダムリング３４が配置されている。このオルダムリング３４は旋回スクロール３３の自転を規制するものである。このオルダムリング３４の機能により、旋回スクロール３３は主圧縮機用シャフト３８の回転に伴って主圧縮機用シャフト３８の中心軸から偏心した状態で旋回運動する。
【００３４】
旋回スクロール３３の旋回運動に伴い、ラップ３２ａとラップ３３ａとの間に形成された作動室３９が外側から内側に移動する。この移動に伴って、作動室３９の容積が縮小される。これにより、吸入管３２ｃから作動室３９に吸入された冷媒が圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、固定スクロール３２の中央部に形成された吐出孔３２ｅ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１１ｅへと吐出される。吐出された冷媒は、内部空間１１ｅに一時滞留する。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の上シェル１１ｂに取り付けられた吐出管１１ｄから冷媒回路９へと吐出される。
【００３５】
（動力回収ユニット７）
図１及び図２に示すように、動力回収ユニット７は、オイル溜まり１６内に配置されている。動力回収ユニット７は、比較的下方に配置された動力回収機構５と、比較的上方に配置された副圧縮機構２とによって構成されている。動力回収機構５と副圧縮機構２とは、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。動力回収ユニット７は、副圧縮機構２の構成部材である第３閉塞部材１４において、胴シェル１１ａに固定されている。
【００３６】
−動力回収機構５の構成−
図１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。
【００３７】
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を軸方向に貫通する給油孔１２ａ（図３及び図４参照）が形成されている。この給油孔１２ａ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の軸受や隙間等に供給される。
【００３８】
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１２ｂを備えている。この偏心部１２ｂに筒状の第１ピストン２１がはめ込まれている。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。
【００３９】
この第１ピストン２１と第１シリンダ２２の内周面と第１閉塞部材１５と第２閉塞部材１３とにより、第１シリンダ２２内に第１作動室２３が区画形成されている（図３も参照）。
【００４０】
図３に示すように、第１シリンダ２２には、第１作動室２３に開口する線条の溝２２ａが形成されている。この線条溝２２ａには、板状の第１仕切部材２４が摺動自在に挿入されている。第１仕切部材２４と線条溝２２ａの底部との間には、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。
【００４１】
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。
【００４２】
また、付勢手段２５は、所謂ガスばね等であってもよい。すなわち、第１仕切部材２４が、第１仕切部材２４の背面空間６５の体積を縮小する方向にスライドしたときに、第１仕切部材２４と線条溝２２ａの底部との間の空間内の圧力が、第１作動室２３の圧力よりも高くなるように設定されており、その圧力差により、第１仕切部材２４に対して第１ピストン２１方向への押圧力が作用するようにしてもよい。具体的には、例えば、第１仕切部材２４の背面空間６５を密閉空間として、背面空間６５の体積が第１仕切部材２４により減少したときに第１仕切部材２４に反力が加わるようにしてもよい。勿論、付勢手段２５を、圧縮コイルばねやガスばね等の複数種類のばねにより構成してもよい。尚、第１作動室２３の圧力とは、吸入作動室２３ａの圧力と吐出作動室２３ｂの圧力との平均圧力をいうものとする。
【００４３】
吸入作動室２３ａの第１仕切部材２４と隣接する部分には、図３に示すように、吸入経路２７が開口している。図１に示すように、この吸入経路２７は第１シリンダ２２の下側に位置する第２閉塞部材１３に形成されている。吸入経路２７は吸入管２８と連通している。図２に示す放熱器４からの高圧の冷媒は、吸入管２８及び吸入経路２７を介して吸入作動室２３ａに導かれる。
【００４４】
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。
【００４５】
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１に示すように、この吐出経路３０も、吸入経路２７と同様に、第２閉塞部材１３に形成されている。吐出経路３０は、吐出管３１と連通している。これにより、吐出作動室２３ｂ内の冷媒は、吐出経路３０及び吐出管３１を介して蒸発器６側に吐出される。
【００４６】
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。
【００４７】
尚、第１ピストン２１が上死点に位置するときとは、図５（ａ）に示すように、第１ピストン２１の中心軸（偏心軸）が最も第１仕切部材２４寄りに位置するときをいう。また、「第１ピストン２１が上死点に位置する瞬間」とは、厳密に第１ピストン２１が上死点に位置している瞬間に限定されるものではなく、第１ピストン２１が上死点に位置しているときを挟んである程度の期間を有するものであってもよい。すなわち、第１ピストン２１が上死点に位置しているときの第１ピストン２１の回転角（θ）を０°とすると、例えば、第１ピストン２１の回転角（θ）が０°±５°以内（又は０°±３°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から吐出経路３０に冷媒が吹き抜けない構成に含まれるものとする。
【００４８】
上記のように吸入経路２７と吐出経路３０とを形成することによって、図５（ａ）に示すように、第１ピストン２１が上死点に位置する瞬間においてのみ吸入口２６と吐出口２９との両方が完全に閉じられる。すなわち、第１作動室２３がひとつとなる瞬間に吸入口２６と吐出口２９との両方が完全に閉じられる。より詳細には、吸入作動室２３ａが吐出経路３０と連通する瞬間まで、吸入作動室２３ａは吸入経路２７と連通している。そして、吸入作動室２３ａが吐出経路３０と連通して吸入作動室２３ａが吐出作動室２３ｂとなった瞬間以降は、吸入口２６が第１ピストン２１によって閉じられる。このため、吸入経路２７から吐出経路３０への冷媒の吹き抜けが抑制される。従って、高効率な動力回収が実現される。
【００４９】
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。
【００５０】
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。動力回収機構５は、固有の容積比を有さず、吸入容積と吐出容積との比が１である。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。
【００５１】
−動力回収機構５の動作−
次に、図５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５（ａ）は第１ピストン２１の回転角（θ）が０°、３６０°、７２０°であるときの図である。図５（ｂ）は第１ピストン２１の回転角（θ）が９０°、４５０°であるときの図である。図５（ｃ）は第１ピストン２１の回転角（θ）が１８０°、５４０°であるときの図である。図５（ｄ）は第１ピストン２１の回転角（θ）が２７０°、６３０°であるときの図である。尚、回転角（θ）は、図５において反時計回り方向を正としたときのものである。
【００５２】
図５（ａ）に示すように、第１ピストン２１が上死点に位置するとき（θ＝０°）、吸入口２６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。
【００５３】
この状態から第１ピストン２１が回転することにより、吸入口２６を介して吸入経路２７に連通する吸入作動室２３ａが形成される。ここで、吸入作動室２３ａは、冷媒回路９の高圧側に接続されている。このため、吸入口２６が開くと、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように、吸入口２６から流入する高圧の冷媒によって吸入作動室２３ａの容積が増大していく。この吸入作動室２３ａの容積拡大に伴って第１ピストン２１に加わる回転トルクが動力回収シャフト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。
【００５４】
図５（ａ）に示すように、第１ピストン２１が再び上死点に位置した瞬間、本実施形態では、第１ピストン２１によって吸入口２６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。
【００５５】
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が吐出口２９を介して吐出経路３０と連通し、吐出作動室２３ｂとなる。ここで、動力回収機構５を境にして蒸発器６側は、主圧縮機構３の働きにより、放熱器４側と比較して低圧となっている。このため、孤立した第１作動室２３が吐出口２９を介して吐出経路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、後に詳述するように、副圧縮機構２の動力として利用される。
【００５６】
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５（ａ）に示すように、第１ピストン２１が再び上死点に位置したとき（θ＝７２０°）吐出作動室２３ｂは消滅する。この吐出行程と同期して、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。
【００５７】
−副圧縮機構２の構成−
副圧縮機構２は動力回収シャフト１２により動力回収機構５と連結されている。言い換えれば、動力回収機構５の動力回収シャフト１２は、副圧縮機構２のシャフトを兼ねている。さらに言い換えれば、動力回収機構５のシャフトと副圧縮機構２のシャフトとは、一体に連結されている。
【００５８】
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１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。
【００５９】
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。
【００６０】
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１２ｂと略同一の方向に偏心している。このため、本実施形態では、第１シリンダ２２の中心軸に対する第１ピストン２１の偏心方向と、第２シリンダ４２の中心軸に対する第２ピストン４１の偏心方向とは、相互に略同一である。
【００６１】
この第２ピストン４１と第２シリンダ４２の内周面と第１閉塞部材１５と第３閉塞部材１４とにより、第２シリンダ４２内に第２作動室４３が区画形成されている（図４も参照）。
【００６２】
図４に示すように、第２シリンダ４２には、第２作動室４３に開口する線条の溝４２ａが形成されている。この線条溝４２ａには、板状の第２仕切部材４４が摺動自在に挿入されている。第２仕切部材４４と線条溝４２ａの底部との間には、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。
【００６３】
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。
【００６４】
また、付勢手段４５は、所謂ガスばね等であってもよい。すなわち、第２仕切部材４４が背面空間５５の体積を縮小する方向にスライドしたときに、背面空間５５内の圧力が、第２作動室４３の圧力よりも高くなるように設定されており、その背面空間５５と第２作動室４３との間の圧力差により、第２仕切部材４４に対して第２ピストン４１方向への押圧力が作用するようにしてもよい。具体的には、例えば、背面空間５５を密閉空間として、背面空間５５の体積が第２仕切部材４４により減少したときに第２仕切部材４４に反力が加わるようにしてもよい。また、第２仕切部材４４が最も第２ピストン４１寄りに位置するときには背面空間５５が密閉空間ではないものの、第２仕切部材４４がある程度第２ピストン４１から離れたときに背面空間５５が密閉空間となるようにしてもよい。勿論、付勢手段４５を、圧縮コイルばねやガスばね等の複数種類のばねにより構成してもよい。尚、第２作動室４３の圧力とは、吸入作動室４３ａの圧力と吐出作動室４３ｂの圧力との平均圧力をいうものとする。
【００６５】
吸入作動室４３ａの第２仕切部材４４と隣接する部分には、図４に示すように、吸入経路４７が開口している。図１に示すように、この吸入経路４７は第２シリンダ４２の上側に位置する第３閉塞部材１４に形成されている。吸入経路４７は、吸入管４８と連通している。蒸発器６（図２参照）からの冷媒は、吸入管４８及び吸入経路４７を介して吸入作動室４３ａに導かれる。
【００６６】
図４に示すように、吸入経路４７の吸入作動室４３ａに対する開口（吸入口）４６は、吸入作動室４３ａの第２仕切部材４４と隣接する部分から吸入作動室４３ａの広がる方向に円弧状に延びる略扇状に形成されている。吸入口４６は、第２ピストン４１が上死点に位置するときにおいてのみ、第２ピストン４１によって完全に閉鎖される。そして、第２ピストン４１が上死点に位置する瞬間を除いた全期間にわたって、吸入口４６の少なくとも一部が吸入作動室４３ａに露出している。具体的には、平面視において、第２シリンダ４２の径方向外側に位置する吸入口４６の外側端辺４６ａが、上死点に位置する第２ピストン４１の外周面に沿った円弧状に形成されている。言い換えれば、外側端辺４６ａは、第２ピストン４１の外周面と略同一の半径の円弧状に形成されている。
【００６７】
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１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介してバッファ１０７に吐出される（図１、２を参照）。バッファ１０７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。
【００６８】
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。
【００６９】
尚、第２ピストン４１が上死点に位置するときとは、図６（ａ）に示すように、第２ピストン４１の中心軸（偏心軸）が最も第２仕切部材４４寄りに位置するときをいう。また、「第２ピストン４１が上死点に位置する瞬間」とは、厳密に第２ピストン４１が上死点に位置している瞬間に限定されるものではなく、第２ピストン４１が上死点に位置しているときを挟んである程度の期間を有するものであってもよい。すなわち、第２ピストン４１が上死点に位置しているときの第２ピストン４１の回転角（θ）を０°とすると、例えば、第２ピストン４１の回転角（θ）が０°±５°以内（又は０°±３°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から吐出経路５０へと冷媒が吹き抜けない構成に含まれるものとする。
【００７０】
上記のように吸入経路４７と吐出経路５０とを形成することによって、図６（ａ）に示すように、第２ピストン４１が上死点に位置する瞬間においてのみ吸入口４６と吐出口４９との両方が完全に閉じられる。すなわち、第２作動室４３がひとつとなる瞬間に吸入口４６と吐出口４９との両方が完全に閉じられる。より詳細には、吸入作動室４３ａが吐出経路５０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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。副圧縮機構２は、固有の容積比を有さず、吸入容積と吐出容積との比が１である。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。
【００７３】
−副圧縮機構２の動作−
次に、図６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６（ａ）は第２ピストン４１の回転角（θ）が０°、３６０°、７２０°であるときの図である。図６（ｂ）は第２ピストン４１の回転角（θ）が９０°、４５０°であるときの図である。図６（ｃ）は第２ピストン４１の回転角（θ）が１８０°、５４０°であるときの図である。図６（ｄ）は第２ピストン４１の回転角（θ）が２７０°、６３０°であるときの図である。尚、回転角（θ）は、図６において反時計回り方向を正としたときのものである。
【００７４】
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。
【００７５】
図６（ａ）に示すように、第２ピストン４１が上死点に位置するとき（θ＝０°）、吸入口４６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（図４参照）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。
【００７６】
この状態から第２ピストン４１が回転することにより、吸入口４６を介して吸入経路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。
【００７７】
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、吐出口４９を介して吐出経路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６（ａ）に示すように、第２ピストン４１が再び上死点に位置したとき（θ＝７２０°）、吐出作動室４３ｂは消滅する。この吐出行程にわたって、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。
【００７８】
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しない。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よりも蒸発器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。
【００７９】
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。
【００８０】
（バッファ構成部材２４４）
バッファ構成部材２４４は、動力回収ユニット７に隣接して設けられている。バッファ構成部材２４４によって、オイル溜まり１６が主圧縮機構３側に位置する第１オイル溜まり１６ａと、動力回収ユニット７側に位置する第２オイル溜まり１６ｂとに仕切られている。主圧縮機構３に冷凍機油を供給するためのオイルポンプ７２の周囲は、第１オイル溜まり１６ａに溜められた冷凍機油で満たされている。動力回収ユニット７の周囲は、第２オイル溜まり１６ｂに溜められた冷凍機油で満たされている。
【００８１】
バッファ構成部材２４４は、第１オイル溜まり１６ａの底面を形成する上バッファ部材２４３と、動力回収ユニット７の第３閉塞部材１４に接する下バッファ部材２４２とを含む。上バッファ部材２４３及び下バッファ部材２４２は、それぞれ、密閉容器１１の内径に一致する外径を有している。上バッファ部材２４３は、円板状の部材によって構成されている。下バッファ部材２４２は、円板状の底部と、その底部の外周部から立ち上がる側部とを有する碗状の部材によって構成されている。これらの組み合わせにより、扁平な円柱状のバッファ１０７が形成されている。バッファ構成部材２４４の外径と密閉容器１１の内径とが一致し、バッファ構成部材２４４と密閉容器１１とが直接接触することによって、これらの間の熱抵抗を小さくすることができる。そのため、密閉容器１１からバッファ構成部材２４４への熱移動量を増加させることができる。言い換えれば、密閉容器１１を伝って主圧縮機構３側から動力回収ユニット７側へと向かって移動する熱を、バッファ構成部材２４４に導くことができる。
【００８２】
なお、バッファ構成部材２４４は、密閉容器１１に固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。また、バッファ構成部材２４４の強度を高めるための支柱が、バッファ１０７内に設けられていてもよい。また、バッファ構成部材２４４を構成する部材の組み合わせは、特に限定されない。例えば、動力回収ユニット７の第３閉塞部材１４及び／又は密閉容器１１の一部が、バッファ構成部材２４４に共有されていてもよい。このことは、後述する他の実施形態についても同様である。
【００８３】
バッファ構成部材２４４の底部（下バッファ部材２４２の底部）には、副圧縮機構２の吐出経路５０とバッファ１０７とを中継する貫通孔２４２ｈが形成されている。この貫通孔２４２ｈを介して、副圧縮機構２において予備圧縮された冷媒がバッファ１０７に導かれる。副圧縮機構２の吐出経路５０は、第３閉塞部材１４の内部を径方向の外側に向かって延びており、第３閉塞部材１４の外周部で貫通孔２４２ｈに接続している。バッファ構成部材２４４の側部（下バッファ部材２４２の側部）には、密閉容器１１を貫通する吐出管５１が直接挿入され、固定されている。このような構造とすることにより、バッファ構成部材２４４を設けることによる部品点数の増加をなるべく抑えることができる。
【００８４】
吐出管５１の位置と貫通孔２４２ｈの位置とは、バッファ１０７における冷媒の流通距離を稼ぐ観点からなるべく離れていることが好ましい。本実施形態では、吐出管５１の位置と貫通孔２４２ｈの位置とが、動力回収シャフト１２の軸線を挟んで１８０°反対側になっている。
【００８５】
バッファ構成部材２４４の内部空間であるバッファ１０７には、冷媒の流路を拡張する役割がある。具体的に、冷媒の流れ方向に直交するバッファ１０７の断面積は、副圧縮機構２の吐出口４９の開口面積よりも広い。言い換えれば、バッファ１０７の流路面積は、副圧縮機構２の吐出経路５０の流路面積よりも広い。さらに、動力回収シャフト１２の軸方向に関するバッファ１０７の高さは、吐出管５１の外径よりも大きい。従って、バッファ１０７の流路面積は吐出管５１の断面積よりも広い。流路面積の大きいバッファ１０７を設けることにより、主圧縮機構３側から動力回収ユニット５側に向かって移動する熱がバッファ１０７を流通する冷媒によって効率よく回収されうる。併せて、主圧縮機構３と動力回収ユニット７との間において、優れた断熱効果を得ることができる。
【００８６】
バッファ構成部材２４４により、第１オイル溜まり１６ａと第２オイル溜まり１６ｂとの間の冷凍機油の往来が制限される。一方、第１オイル溜まり１６ａと第２オイル溜まり１６ｂとの間の冷凍機油の往来を許容する連絡通路２３５が設けられている。連絡通路２３５により、第１オイル溜まり１６ａと第２オイル溜まり１６ｂとの間の油量調節が自動的に行われる。
【００８７】
本実施形態において、連絡通路２３５は、バッファ構成部材２４４を動力回収シャフト１２の軸方向に貫通する均油管２３５によって構成されている。連絡通路としての均油管２３５は、バッファ１０７に冷凍機油が漏れないように、バッファ構成部材２４４にしっかりと固定されている。均油管２３５によって、第１オイル溜まり１６ａと第２オイル溜まり１６ｂとの間の冷凍機油の往来がスムーズに行なわれる。なお、動力回収ユニット７の第３閉塞部材１４にも、第１オイル溜まり１６ａと第２オイル溜まり１６ｂとの間の冷凍機油の往来を許容する連絡通路としての貫通孔が形成されている。
【００８８】
本実施形態の流体機械１０Ａにおいては、冷凍機油によって次のような熱の流れが形成される。オイルポンプ７２の働きにより、主圧縮機用シャフト３８内の給油路を通じて主圧縮機構３へと供給される冷凍機油は、潤滑及びシールに用いられる。このとき、冷凍機油は、主圧縮機構３によって加熱される。その後、冷凍機油はオイル排出口３７を通じて軸受部材３５の下方へと排出され、オイル溜まり１６に戻る。一方、冷凍機油の一部は冷媒に混入した状態で吐出経路４０を通じて電動機８に向けて吐出される。冷媒と混ざり合った冷凍機油は、電動機８を通過する際に電動機８によって加熱される。冷凍機油は、重力及び遠心力によって冷媒と分離され、オイル溜まり１６に戻る。このようなプロセスにより、冷凍機油は、加熱された状態でオイル溜まり１６、詳しくは第１オイル溜まり１６ａに戻る。
【００８９】
主圧縮機構３への給油を安定して行えるようにするため、冷凍サイクル装置１Ａの通常の運転状態で副軸受部材７１よりも上に油面が位置する量の冷凍機油がオイル溜まり１６に溜められる。第１オイル溜まり１６ａには、主圧縮機構３や電動機８で加熱作用を受けた冷凍機油が溜められる。そのため、バッファ構成部材２４４が無い場合には、高温の冷凍機油が動力回収ユニット７の第３閉塞部材１４に直接接触し、低温の動力回収ユニット７に熱が伝達しやすくなる。また、密閉容器１１には主圧縮機構３や電動機８の固定子８ｂが接している。そのため、密閉容器１１を伝熱経路として、動力回収機構５の吸入管２８及び吐出管３１を流通する冷媒に熱が伝わったり、第２オイル溜まり１６ｂの冷凍機油に熱が伝わったりする。第２オイル溜まり１６ｂの冷凍機油に熱が伝わると、第２オイル溜まり１６ｂで熱対流が生じ、動力回収機構５に熱がより伝わりやすくなる。
【００９０】
これに対し、本実施形態のように、第１オイル溜まり１６ａの下方にバッファ構成部材２４４を設けることにより、第１オイル溜まり１６ａから動力回収ユニット７への熱移動を抑制することができる。さらに、バッファ構成部材２４４の内部空間（バッファ１０７）を流通する冷媒を用いて、第１オイル溜まり１６ａから動力回収ユニット７に向かって移動する熱の一部を回収することができる。こうして、高熱源である主圧縮機構３から低熱源である動力回収ユニット７、特に、動力回収機構５への熱移動を抑制できる。バッファ１０７を流通する冷媒で主圧縮機構３からの排熱を回収することによって、主圧縮機構３から吐出される冷媒の温度が上昇する。そのため、流体機械１０Ａを含む冷凍サイクル装置１Ａを給湯機や暖房装置に適用した場合において、給湯能力及び暖房能力が向上する。
【００９１】
バッファ１０７を流通する冷媒で熱を積極的に回収する観点から、バッファ構成部材２４４を構成する材料として、密閉容器１１及び／又は動力回収ユニット７を構成する材料よりも伝熱性に優れる材料を用いてもよい。一般に、密閉容器１１や動力回収ユニット７は炭素鋼や鋳鉄のような鉄系材料によって構成される。この場合において、バッファ構成部材２４４を熱伝導率の大きい材料、例えば、真鍮のような銅系材料やジュラルミンのようなアルミ系材料によって構成することができる。そのようにすれば、バッファ１０７から密閉容器１１までの熱抵抗が小さくなり、バッファ１０７を流通する冷媒によって熱を回収する効果、言い換えれば、バッファ１０７を流通する冷媒によって密閉容器１１を冷却する効果が高くなる。なお、熱伝導率の大小は流体機械１０Ａの動作時の温度域（例えば０℃〜１００℃）で判断するものとする。
【００９２】
次に、冷凍サイクル装置１Ａにおける冷凍サイクルについて説明する。冷媒は、二酸化炭素である。比較のため、先に、バッファ構成部材２４４が無い場合の冷凍サイクルについて説明し、その後、バッファ構成部材２４４がある場合の冷凍サイクルについて説明する。
【００９３】
図７Ａは、バッファ構成部材２４４が無い場合の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。バッファ構成部材２４４が無い場合の冷凍サイクルは、ａ−ａ１−ｂ−ｃ−ｃ１−ｄ−ｅ−ａで表される。
【００９４】
主圧縮機構３の吐出口３２ｅ（点ａ）から吐出された冷媒は、密閉容器１１の内部空間１１ｅで放熱し、放熱器４の入口（点ａ１）に導かれる。冷媒が内部空間１１ｅで失う熱量をｑaとする。次に、放熱器４において、冷媒は周囲の媒体（例えば水）に熱を与える。このときの放熱量をｑgcとする。次に、冷媒は、動力回収機構５に導かれる。冷媒は、動力回収機構５の吸入管２８や閉塞部材１３において、密閉容器１１の内部空間１１ｅで失った熱の一部を吸収する。従って、動力回収機構５の吸入口２６（点ｂ）における冷媒のエンタルピは、吸入管２８や閉塞部材１３での吸熱が起こらないと仮定した場合の動力回収機構５の吸入口２６（点ｂ’）における冷媒のエンタルピよりも高くなる。吸熱がないと仮定した場合の動力回収機構５の吸入口２６（点ｂ’）における冷媒のエンタルピと、動力回収機構５の吸入口２６（点ｂ）における冷媒のエンタルピとの差をｑe1とする。
【００９５】
動力回収機構５の働きにより、冷媒は膨張し、低温低圧状態となる。このとき冷媒から放出されるエネルギーが動力回収機構５によって回収される。このときの変化（点ｂ→点ｃ）は、等エントロピ線（点ｂ→点ｃｉ）よりも大きい傾斜を持つ。点ｃでの冷媒のエンタルピと点ｃｉでの冷媒のエンタルピの差をｑe2とする。動力回収機構５において冷温低圧状態となった冷媒は、動力回収機構５の吐出管３１や閉塞部材１３において、密閉容器１１の内部空間１１ｅで失った熱の一部をさらに吸収する。従って、蒸発器６の入口（点ｃ１）における冷媒のエンタルピは、動力回収機構５の吐出口２９（点ｃ）における冷媒のエンタルピよりも高い。蒸発器６の入口（点ｃ１）における冷媒のエンタルピと、動力回収機構５の吐出口２９（点ｃ）における冷媒のエンタルピとの差をｑe3とする。
【００９６】
密閉容器１１と周囲の媒体（密閉容器１１の周囲の空気）との間で熱の授受がないと仮定すると、下記の関係が成立する。
ｑa＝ｑe1＋ｑe2＋ｑe3
【００９７】
膨張後の冷媒は、蒸発器６において周囲の媒体（例えば空気）から熱を奪う。このときの吸熱量をｑevaとする。その後、冷媒は副圧縮機構２で点ｄから点ｅまで昇圧され、主圧縮機構３で点ｅから点ａまで昇圧される。
【００９８】
次に、図７Ｂに、本実施形態における冷凍サイクルを示す。バッファ１０７を有するバッファ構成部材２４４が設けられている場合、高温側（主圧縮機構３側）で放出された熱がバッファ１０７を流通する冷媒によって回収される。この場合における冷凍サイクルは、ａ'−ａ'１−ｂ'−ｃ'−ｄ−ｅ−ｆ−ａ'で表される。
【００９９】
密閉容器１１の内部空間１１ｅで冷媒が失った熱は、副圧縮機構２と主圧縮機構３との間の冷媒回路上に設けられたバッファ１０７で回収される。バッファ１０７を流通する冷媒の状態変化は、点ｅから点ｆへの変化で表すことができる。バッファ１０７での熱回収に伴い、主圧縮機構３の吐出口３２ｅにおける冷媒の状態は点ａから点ａ'へとシフトし、放熱器４の入口における冷媒の状態も点ａ１から点ａ'１へとシフトする。点ａでの冷媒のエンタルピと点ａ'での冷媒のエンタルピとの差は、ｑa＋ｄｑmで表される。ｄｑm−ｄｑaは圧縮行程が高エンタルピ側にシフトしたことによる電動機８の入力の増加分である。主圧縮機構３で圧縮された冷媒が密閉容器１１の内部空間１１ｅで失う熱量（放熱量）は、点ａ'と点ａ'１とのエンタルピ差ｑa＋ｄｑaで表される。内部空間１１ｅへの放熱量（ｑa＋ｄｑa）は、バッファ構成部材２４４を設けない場合に比べてｄｑaの増加が見込まれるが、これは、主圧縮機構３の吐出温度が上昇したことによるものである。
【０１００】
さらに、バッファ１０７での熱回収に伴い、動力回収機構５の吸入管２８や閉塞部材１３での受熱も無視できるほど小さくなるので、動力回収機構５の吸入口２６における冷媒の状態も点ｂから点ｂ'へと変化する。ゆえに、放熱器４で放熱される熱量ｑgc'は、以下に示す通りとなる。
ｑgc'＝ｑgc＋ｑa＋ｑe1＋（ｄｑm−ｄｑa）
【０１０１】
図７Ａを参照して説明したように、ｑgcはバッファ構成部材２４４を設けない場合の放熱量である。このように、バッファ１０７を有するバッファ構成部材２４４によって、放熱器４での放熱量が増加、すなわち、放熱器４の加熱能力が向上する。
【０１０２】
一方、動力回収機構５の吸入口２６における冷媒の状態が点ｂから点ｂ'にシフトする結果、動力回収機構５の吐出口２９における冷媒の状態も点ｃから点ｃ'へとシフトする。熱の授受以外に損失が無いと仮定すれば、点ｂ'から点ｃ'への変化は、等エントロピ変化となる。さらに、バッファ１０７での熱回収に伴い、動力回収機構５の吐出管３１や閉塞部材１３での受熱も無視できるようになるので、図７Ａを参照して説明した吸熱過程（点ｃ→点ｃ１）が消える。この結果、蒸発器６で冷媒が周囲から奪う熱量ｑeva'は、以下に示す通りとなる。
ｑeva'＝ｑeva＋ｑe3＋ｑc
【０１０３】
図７Ａを参照して説明したように、ｑevaはバッファ構成部材２４４を設けない場合の吸熱量である。ｑc（＞ｑe2）は、動力回収機構５の吸入部（吸入管２８及び閉塞部材１３）及び膨張行程で冷媒が周囲から吸熱しないことに伴う熱量の増分である。このように、バッファ１０７を有するバッファ構成部材２４４によって、蒸発器６での吸熱量が増加、すなわち、蒸発器６の冷却能力が向上する。
【０１０４】
なお、等エントロピ過程を考慮すると、膨張行程が低温側にシフトすることで膨張仕事として回収できる動力が減少する。モリエル線図上では、等エントロピ線（点ｂ→点ｃｉ）に比べて、点ｂ'→点ｃ'の傾斜が大きくなる。そのため、副圧縮機構２の行う圧縮仕事は、点ｅでの冷媒のエンタルピと点ｆでの冷媒のエンタルピとの差に流量を乗じたものよりも小さくなるが、簡略のため図７Ｂには反映させていない。
【０１０５】
以上の通り、バッファ１０７を有するバッファ構成部材２４４を設けることにより、熱移動を圧縮行程側（主圧縮機構３による主圧縮行程と副圧縮機構２による副圧縮行程）に留めることができる。従って、動力回収機構５の受熱を低減することができ、主圧縮機構３の吐出温度を上昇させることができる。その結果、冷凍サイクル装置１Ａの加熱能力及び冷却能力の向上を図ることができる。
【０１０６】
<<その他の作用及び効果>>
本実施形態では、密閉容器１１内に設けられ、主圧縮機構３に対して供給される冷凍機油が溜められたオイル溜まり１６内に動力回収ユニット７が配置されている。このようにすることで、主圧縮機構３と動力回収ユニット７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。
【０１０７】
例えば、主圧縮機構３用のオイル溜まりとは別に動力回収ユニット７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又は動力回収ユニット７の潤滑やシールが十分に行われなくなる虞がある。
【０１０８】
それに対して、本実施形態のように、主圧縮機構３及び動力回収ユニット７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及び動力回収ユニット７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や動力回収ユニット７の摺動部の適切な潤滑により、冷凍サイクル装置１Ａの信頼性の向上が図られる。また、主圧縮機構３や動力回収ユニット７の漏れ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１Ａの運転効率を向上させることができる。
【０１０９】
また、本実施形態では、主圧縮機構３からの冷媒は、密閉容器１１内に吐出され、密閉容器１１内において、冷媒から冷凍機油が分離される。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及び動力回収ユニット７へ冷凍機油をより安定的に供給することができる。
【０１１０】
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、主圧縮機用シャフト３８内に形成された図示しないオイル供給孔を経由して主圧縮機構３に冷凍機油が供給されやすくなる。また、動力回収ユニット７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及び動力回収ユニット７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１Ａの信頼性がより向上すると共に、冷凍サイクル装置１Ａの運転効率がさらに向上する。
【０１１１】
また、主圧縮機構３及び動力回収ユニット７の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動力回収ユニット７用のオイル溜まりを設けた場合のように、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１Ａの構成が簡単になると共に、製造コストを低減することができる。
【０１１２】
さらに、動力回収ユニット７をオイル溜まり１６内に配置することで、動力回収ユニット７用の別途の密閉容器が不要となる。従って、冷凍サイクル装置１Ａのコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。また、動力回収機構５と副圧縮機構２とで第１閉塞部材１５を共通に使用することで、流体機械１０Ａひいては冷凍サイクル装置１Ａのさらなるコンパクト化が図られている。
【０１１３】
また、本実施形態のように、動力回収ユニット７をオイル溜まり１６内に配置するのであれば、密閉容器１１の胴シェル１１ａ及び底シェル１１ｃの一方又は両方を変更するのみで足り、主圧縮機構３の設計を変更する必要がない。言い換えれば、主圧縮機構３は、動力回収ユニット７とは関わりなく、自由に設計することができる。従って、高い自由度を実現することができる。また、密閉容器１１の形状を変更するのみで、その他の設計をそれほど変更することなく、本実施形態の構成を採用することができるため、設計コストを削減することができる。また、他の冷凍サイクル装置と部品を共通化することも比較的容易である。その結果、冷凍サイクル装置１Ａのさらなる低コスト化を実現することが可能となる。
【０１１４】
また、本実施形態では、主圧縮機構３の主圧縮機用シャフト３８と動力回収ユニット７の動力回収シャフト１２とが別体である。このため、主圧縮機構３及び動力回収ユニット７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。
【０１１５】
また、この構成によれば、主圧縮機用シャフト３８と動力回収シャフト１２とを、主圧縮機用シャフト３８の軸線と動力回収シャフト１２の軸線とが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と動力回収ユニット７との配置の自由度も向上する。その結果、流体機械１０Ａ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。ただし、本実施形態のように、主圧縮機用シャフト３８の中心軸と動力回収シャフト１２の中心軸とを一致させることにより、振動及び騒音を低減するのに有利である。
【０１１６】
より設計自由度を向上する観点からは、本実施形態のように、主圧縮機構３及び電動機８と、動力回収ユニット７とを直接固定せず、動力回収ユニット７を密閉容器１１に固定することが好ましい。そうすることで、動力回収ユニット７や主圧縮機構３と電動機８とのユニットを他の冷凍サイクル装置１Ａと共通化することが、より容易となる。よって、開発コストの低減、製造コストの低減がさらに可能となる。
【０１１７】
また、本実施形態では、動力回収ユニット７は、胴シェル１１ａに対して固定されているため、上シェル１１ｂ及び底シェル１１ｃの設計自由度が非常に高くなっている。胴シェル１１ａは、筒状であるため、比較的高さを高くすることは容易である。従って、動力回収ユニット７を胴シェル１１ａに対して固定することで、特に高い設計自由度を実現することができる。
【０１１８】
また、動力回収ユニット７を胴シェル１１ａに固定すると共に、主圧縮機構３も胴シェル１１ａに固定するようにすることで、吸入管３２ｃと吐出管５１との間の距離の誤差を小さくすることができる。このため、連絡管７０の取り付けを容易にすることができる。その結果、冷凍サイクル装置１Ａのさらなる低コスト化が実現される。なお、主圧縮機構３とバッファ構成部材２４４との位置関係は、吸入管３２ｃと吐出管５１との接続が最も容易となるように設定すればよい。例えば、シャフト３８の周方向における吸入管３２ｃの位置と、吐出管５１の位置とを一致させるとよい。
【０１１９】
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や動力回収ユニット７の構成にかかわらず、容易に吸入管３２ｃと吐出管５１とを接続することができる。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や動力回収ユニット７を他の冷凍サイクル装置１Ａと共通化しやすくなる。
【０１２０】
尚、本実施形態では、動力回収機構５により動力が回収される。動力回収機構５で回収された動力は、副圧縮機構２の動力として利用される。このため、高いエネルギー効率が実現されている。例えば、副圧縮機構２が配置されていない冷凍サイクル装置では、主圧縮機構３が点ｄから点ａまで冷媒を圧縮する。それに対して、動力回収機構５に接続された副圧縮機構２が設けられた本実施形態の冷凍サイクル装置１Ａでは、副圧縮機構２から吐出されることによって、冷媒は点ｄから点ｅまで昇圧される。このため、主圧縮機構３は、冷媒を点ｅから点ａまで圧縮すればよい。従って、主圧縮機構３の仕事量を点ｅにおける冷媒のエンタルピと点ｄにおける冷媒のエンタルピとの差に相当するエネルギー分だけ減らすことができる。その結果、冷凍サイクル装置１ＡのＣＯＰ（coefficient of performance）を向上させることができる。
【０１２１】
尚、冷媒として二酸化炭素を用いた場合は、放熱器４における圧力と、蒸発器６における圧力との差が比較的大きくなる。このため、二酸化炭素を冷媒として用いる場合は、本実施形態のように、放熱器４と蒸発器６との間に動力回収機構５を配置することで、比較的大きなエネルギー回収が可能となり、より高いエネルギー効率を実現することができる。
【０１２２】
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りやすくなる。具体的には、主圧縮機構３の温度が低下してしまう。その結果、冷凍サイクル装置１Ａ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とを接続することで、冷凍サイクル装置１Ａ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１Ａのエネルギー効率を向上させることができる。
【０１２３】
また、本実施形態では、副圧縮機構２が比較的高温な主圧縮機構３寄りに配置されており、比較的低温な動力回収機構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。言い換えれば、バッファ１０７と動力回収機構５との間に副圧縮機構２が位置する姿勢で、動力回収ユニット７がオイル溜まり１６内に配置されている。従って、主圧縮機構３と動力回収機構５との間の熱交換が効果的に抑制されている。
【０１２４】
また、本実施形態では、動力回収ユニット７は、副圧縮機構２において密閉容器１１に固定されている。詳細には、第３閉塞部材１４において密閉容器１１に固定されている。このため、密閉容器１１からの熱は、直接動力回収機構５に伝わらず、副圧縮機構２を介して伝わることとなる。従って、副圧縮機構２が熱抵抗となり、動力回収機構５への密閉容器１１を介しての熱伝導が効果的に抑制される。
【０１２５】
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から副圧縮機構２へ熱移動が生じると、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１ＡのＣＯＰは、それほど低下しない。
【０１２６】
また、主圧縮機構３と副圧縮機構２との間に電動機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。
【０１２７】
また、本実施形態では、オイルポンプ７２が主圧縮機用シャフト３８の下端部に配置されている。このように構成することで、比較的高温である主圧縮機構３をオイル溜まり１６から遠ざけることができる。その結果、オイル溜まり１６の温度上昇を防止することができる。よって、オイル溜まり１６内に配置された動力回収機構５の温度上昇を抑制することができる。従って、冷凍サイクル装置１ＡのＣＯＰをより向上することができる。
【０１２８】
尚、本実施形態では、副圧縮機構２及び動力回収機構５がそれぞれ流体圧モータである例について説明したが、副圧縮機構２及び動力回収機構５のそれぞれが、吸入した冷媒を圧縮又は膨張させる行程を行った後に冷媒を吐出するものであってもよい。すなわち、副圧縮機構２及び動力回収機構５は、それぞれ、固有の容積比を有していてもよい。但し、流体圧モータは、上記圧縮行程が行われる圧縮機構や膨張行程が行われる膨張機構と比較して、シンプルな構成を有する。従って、副圧縮機構２及び動力回収機構５を流体圧モータとすることで、流体機械１０Ａ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１Ａ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。
【０１２９】
このように、動力回収ユニット７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及び動力回収ユニット７へより確実に冷凍機油を供給することができる。
【０１３０】
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１Ａにおける振動及び騒音の発生を抑制することができる。
【０１３１】
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１Ａ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１Ａの振動及び騒音を抑制することもできる。
【０１３２】
より具体的に、本実施形態では、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１０Ａの製造が容易になる。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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１２ｂ，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。その結果、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。
【０１３５】
また、バッファ構成部材及びその内部に形成されるバッファの形態は、図１に示すものに限定されない。以下、バッファ及びそれを形成するバッファ構成部材に変更を加えた他の実施形態について説明する。図１に示す実施形態と共通の部材には共通の符号を付し、説明を省略することとする。
【０１３６】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態にかかる流体機械の縦断面図である。流体機械１０Ｂは、主圧縮機構３と動力回収ユニット７との間に配置されたバッファ構成部材２４７を備えている。バッファ構成部材２４７は、動力回収ユニット７に隣接して設けられている。バッファ構成部材２４７によって、オイル溜まり１６が主圧縮機構３側に位置する第１オイル溜まり１６ａと、動力回収ユニット７側に位置する第２オイル溜まり１６ｂとに仕切られている。バッファ構成部材２４７の内部には、第１実施形態で説明したバッファ１０７と、バッファ１０７から分岐した分岐バッファ１０８とが形成されている。分岐バッファ１０８は、バッファ構成部材２４７の内部でバッファ１０７と接続されており、バッファ１０７を流通するべき冷媒、すなわち、副圧縮機構２で昇圧された冷媒が充填されうる。
【０１３７】
図９にバッファ構成部材２４７の分解斜視図を示す。図９に示すように、バッファ構成部材２４７は、上バッファ部材２４５と、上バッファ部材２４６に隣接して配置された下バッファ部材２４６とを含む。上バッファ部材２４５及び下バッファ部材２４６の外径は、密閉容器１１の内径に一致している。下バッファ部材２４６は、円板状の底部２４６ａと、その底部２４６ａの外周部から立ち上がる環状の側部２４６ｂとを有する碗状の部材によって構成されている。底部２４６ａと環状の側部２４６ｂとによって囲まれた空間がバッファ１０７となる。下バッファ部材２４６は、第１実施形態のものと概ね同じ構造を有しているが、冷凍機油の連絡通路としての溝２４６ｋが側部２４６ｂの外周面に形成されている点で相違する。また、下バッファ部材２４６には、吐出管５１を挿入するための貫通孔２４６ｊが側部２４６ｂに、副圧縮機構２の吐出経路５０とバッファ１０７とを中継する貫通孔２４６ｈが底部２４６ａに、それぞれ形成されている。
【０１３８】
上バッファ部材２４５は、円板状の底部２４５ａと、その底部２４５ａの外周部から立ち上がる環状の側部２４５ｂとを有する。上バッファ部材２４５の側部２４５ｂには、当該側部２４５ｂを軸方向（高さ方向）に貫通する複数の貫通孔１０８が形成されている。これら貫通孔１０８が下バッファ部材２４６のバッファ１０７と上下で連なり、分岐バッファ１０８として働く。上バッファ部材２４５の側部２４５ｂの上面２４５ｐが副軸受部材７１の下面７１ｑに接し、副軸受部材７１の下面７１ｑによって分岐バッファ１０８が密閉される。上バッファ部材２４５の側部２４５ｂによって囲まれた空間が第１オイル溜まり１６ａとなる。第１オイル溜まり１６ａには、副軸受部材７１の開口７１ａを通じて、主圧縮機構３を潤滑した後の冷凍機油が戻る。
【０１３９】
上バッファ部材２４５の側部２４５ｂは、周方向の一部が切り欠かれた形になっている。さらに、側部２４５ｂが切り欠かれた部分に面するように、底部２４５ａの一部を切り欠く形で溝２４５ｋが形成されている。この溝２４５ｋが、下バッファ部材２４６の側部２４６ｂに形成された溝２４６ｋと軸方向（上下方向）で連なることによって、第１オイル溜まり１６ａと第２オイル溜まり１６ｂとの間の冷凍機油の往来を許容する連絡通路２４５ｋ，２４６ｋが形成される。連絡通路２４５ｋ，２４６ｋにより、第１オイル溜まり１６ａと第２オイル溜まり１６ｂとの間の油量調節が自動的に行われる。
【０１４０】
本実施形態においても、第１実施形態で説明したのと同様の効果、すなわち、バッファ構成部材２４７の内部のバッファ１０７を満たす冷媒で熱を回収し、第１オイル溜まり１６ａから動力回収機構５への熱移動を抑制する効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、分岐バッファ１０８が密閉容器１１の内周面に沿って油面の方向に延び、第１オイル溜まり１６ａを周方向に取り囲んでいる。バッファ構成部材２４７の外径が密閉容器１１の内径に一致し、バッファ構成部材２４７の外周面が密閉容器１１の内周面に面接触している。そのため、第１実施形態に比べ、主圧縮機構３や電動機８によって加熱された密閉容器１１を積極的に冷却することができる。
【０１４１】
高熱源である主圧縮機構３側から低熱源である動力回収ユニット７側への伝熱は、動力回収シャフト１２や閉塞部材１４などの機械構造部品を伝熱経路として起きたり、密閉容器１１及び第２オイル溜まり１６ｂに溜められた冷凍機油を伝熱経路として起きたりする。本実施形態のように、バッファ構成部材２４７と密閉容器１１との軸方向の接触長さを拡大する改良が施されていると、密閉容器１１を伝熱経路とする熱移動を抑制するのに有利である。言い換えれば、バッファ構成部材２４７と密閉容器１１との接触面積を広く取ることにより、密閉容器１１を伝熱経路として主圧縮機構３側から動力回収ユニット７側に向かって移動する熱を効率的に回収することが可能となる。
【０１４２】
なお、本実施形態では、上バッファ部材２４５と下バッファ部材２４６とによってバッファ構成部材２４７が構成されているが、バッファ１０７及び分岐バッファ１０８を形成できるものであればバッファ構成部材の形状や部品点数は特に限定されない。例えば、上バッファ部材２４５が複数の部品で構成されていてもよい。例えば、底部２４５ａが１つの部品で構成され、分岐バッファ１０８を有する側部２４５ｂが１対の部品で構成されていてもよい。そのようにすれば、分岐バッファ１０８が形成されている部分と密閉容器１１との接触が良好となり、分岐バッファ１０８による熱回収効率が向上する。
【０１４３】
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態にかかる流体機械の縦断面図である。流体機械１０Ｃは、第２実施形態で説明したバッファ構成部材２４７（第１バッファ構成部材２４７）に加え、第２バッファ構成部材２４８を備えている。その他の点に関して、本実施形態は第２実施形態と共通である。
【０１４４】
図１０に示すように、バッファ１０７及び分岐バッファ１０８を有する第１バッファ構成部材２４７は、動力回収ユニット７を構成する第３閉塞部材１４の上面に隣接して設けられている。これに対し、分岐バッファ１０９を有する第２バッファ構成部材２４８は、第３閉塞部材１４の下面に隣接して設けられている。第２バッファ構成部材２４８の内部の分岐バッファ１０９は、第１バッファ構成部材２４７のバッファ１０７を流通するべき冷媒で充填されうるように、第３閉塞部材１４の内部の吐出経路５０及び分岐吐出経路５０ａを介して、第１バッファ構成部材２４７のバッファ１０７に接続されている。さらに、分岐バッファ１０９は、密閉容器１１の内周面に沿って底面の方向に延び、動力回収ユニット７の周囲においてオイル溜まり１６（第２オイル溜まり１６ｂ）を周方向に取り囲んでいる。
【０１４５】
図１１は、第２バッファ構成部材２４８の斜視図である。図１１に示すように、第２バッファ構成部材２４８は環状の形状を有している。中央の空間部分に動力回収ユニット７が配置される。その中央の空間部分を取り囲む形で、分岐バッファ１０９としての複数の有底孔１０９が形成されている。第２バッファ構成部材２４８の外径は密閉容器１１の内径に一致し、第２バッファ構成部材２４８の外周面が密閉容器１１の内周面に面接触する。
【０１４６】
図１０に示すように、動力回収ユニット７の第３閉塞部材１４の内部には、吐出経路５０から分岐した分岐吐出経路５０ａが形成されている。この分岐吐出経路５０ａと第２バッファ構成部材２４８の内部の分岐バッファ１０９とが上下で重なり合い、副圧縮機構２で昇圧された冷媒が分岐バッファ１０９に導かれる。また、第２バッファ構成部材２４８の上端部には、第１オイル溜まり１６ａと第２オイル溜まり１６ｂとのオイルの往来を許容する連絡通路としての溝２４８ｋが形成されている。なお、第２バッファ構成部材２４８は、複数の部品の組み立て体として構成されていてもよい。そのようにすれば、第２バッファ構成部材２４８と密閉容器１１との密着性を改善しやすくなる。密着性がよくなれば、熱抵抗が低減し、密閉容器１１から第２バッファ構成部材２４８に熱が移動しやすくなる。
【０１４７】
本実施形態によれば、密閉容器１１を伝熱経路として第２オイル溜まり１６ａの冷凍機油に熱が移動するのをより効果的に抑制できるとともに、分岐バッファ１０９を満たす冷媒で熱を回収することができる。この効果は、第１実施形態及び第２実施形態で説明した効果に重畳して得られる。なお、本実施形態において、バッファ構成部材２４８は密閉容器１１の側面のみに配置されているが、熱移動の抑制効果をより高めるために、密閉容器１１の底面に配置されていてもよい。
【０１４８】
（第４実施形態）
図１３は、第４実施形態にかかる流体機械の縦断面図であり、図１２は、その流体機械を用いた冷凍サイクル装置の構成図である。図１２に示すように、冷凍サイクル装置１Ｂは、主圧縮機構３、放熱器４、動力回収機構５、蒸発器６、上流側バッファ１１２（上流側部分）、副圧縮機構２及び下流側バッファ１１３（下流側部分）を備えている。これらの要素はこの順番で接続され、冷媒回路９が形成されている。つまり、本実施形態では、副圧縮機構２の上流側と下流側との両方にバッファが設けられている。上流側バッファ１１２は、副圧縮機構２の吸入口４６に冷媒を導くための吸入経路をなす。下流側バッファ１１３は、副圧縮機構２の吐出口４９から吐出された冷媒の吐出経路をなす。上流側バッファ１１２には、流路の断面積を吸入口４６の開口面積よりも拡張する役割がある。下流側バッファ１１３には、流路の断面積を吐出口４９の開口面積よりも拡張する役割がある。上流側バッファ１１２及び下流側１１３によって、高熱源である主圧縮機構３からの排熱が回収されるとともに、低熱源である動力回収ユニット７（特に、動力回収機構５）への熱移動が抑制される。
【０１４９】
図１３に示すように、本実施形態の流体機械１０Ｄにおいて、動力回収シャフト１２の軸方向に関する主圧縮機構３と動力回収ユニット７との間には、上流側バッファ１１２及び下流側バッファ１１３としての内部空間を有するバッファ構成部材２３２が動力回収ユニット７に隣接して設けられている。バッファ構成部材２３２は、上バッファ部材２３０と下バッファ部材２３１とを含む。上バッファ部材２３０は、円板状の部材によって構成されている。下バッファ部材２３１は、上バッファ部材２３０によって閉じられる碗状の部材によって構成されている。
【０１５０】
図１４は、バッファ構成部材２３２の下バッファ部材２３１の斜視図である。下バッファ部材２３１は、円板状の底部２５１、底部２５１の外周部から軸方向に立ち上がる環状の側部２５０、中央部に設けられた軸受部２５３及び軸受部２５３から側部２５０に向かって延びる２つの仕切部２５２Ｌ，２５２Ｒを含む。軸受部２５３の周囲の環状の空間が、仕切部２５２Ｌ，２５２Ｒによって上流側バッファ１１２と下流側バッファ１１３とに仕切られている。言い換えれば、軸受部２５３を境として一方側に上流側バッファ１１２、他方側に下流側バッファ１１３が形成されるように、バッファ構成部材２３２の内部空間が仕切られている。各バッファ１１２，１１３は、軸方向から平面視したときの形状が略扇形である。
【０１５１】
底部２５１には、副圧縮機構２の吸入口４６及び吐出口４９が形成されている。吸入口４６が上流側バッファ１１２に面し、吐出口４９が下流側バッファ１１３に面している。側部２５０には、吸入管４８を挿入するための貫通孔２５０ｈが上流側バッファ１１２に面する位置に、吐出管５１を挿入するための貫通孔２５０ｊが下流側バッファ１１３に面する位置に、それぞれ形成されている。また、側部２５０の外周面には、第１オイル溜まり１６ａと第２オイル溜まり１６ｂとの間のオイルの往来を許容する連絡通路としての溝２５０ｋが形成されている。
【０１５２】
図１２に示すように、本実施形態では、第１〜第３実施形態における第３閉塞部材１４に相当する部分が省略されている。つまり、バッファ構成部材２３２は、動力回収シャフト１２の軸受及び副圧縮機構２を閉塞する閉塞部材に兼用されている。そのため、部品点数の実質的な増加を伴うことなく、バッファ１１２，１１３を流通する冷媒によって熱を回収し、主圧縮機構３側から動力回収ユニット７側への熱移動を抑制する効果が得られる。こうした効果を十分に得るには、上流側バッファ１１２の冷媒の流れ方向に直交する断面積が吸入口４６の開口面積よりも広く、下流側バッファ１１３の同断面積が吐出口４９の開口面積よりも広くなっているとよい。第１〜第３実施形態において、第３閉塞部材１４の吐出経路５０の断面積は小さい。従って、第３閉塞部材１４だけでは熱回収の効果を期待できない。
【０１５３】
次に、図１２に示す冷凍サイクル装置１Ｂにおける冷凍サイクルについて説明する。冷凍サイクル装置１Ｂにおける冷凍サイクルは、図１５のモリエル線図に示すように、ａ'−ａ'１−ｂ'−ｃ'−ｄ−ｄ”−ｅ”−ｆ”−ａ'で表される。
【０１５４】
主圧縮機構３で圧縮された冷媒が、密閉容器１１の内部空間１１ｅで失う熱量（ｑa＋ｄｑa）と、上流側バッファ１１２で回収される熱量ｑuと、下流側バッファ１１３で回収される熱量ｑdとの間には、次の関係が成立する。
ｑa＋ｄｑa＝ｑu＋ｑd
【０１５５】
放熱器４での冷媒の放熱量ｑgc'、蒸発器６での冷媒の吸熱量ｑeva'は、第１実施形態と同様に、以下の通りとなる。
ｑgc'＝ｑgc＋ｑa＋ｑe1＋（ｄｑm−ｄｑa）
ｑeva'＝ｑeva＋ｑe3＋ｑc
【０１５６】
このように、副圧縮機構２の上流側と下流側とのそれぞれにバッファ１１２，１１３を設けた場合にも、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１５７】
また、本実施形態によれば、副圧縮機構２の上流側にバッファ１１２があるので、副圧縮機構２に液相の冷媒が吸入されるのを防止できる。蒸発器６から副圧縮機構２へと向かう冷媒に液冷媒が含まれている場合、液冷媒が上流側バッファ１１２を流通する際に受熱し、気化するからである。液圧縮を防ぐことにより、副圧縮機構２の効率及び信頼性が高まる。
【０１５８】
（第５実施形態）
図１６は、第５実施形態にかかる流体機械の縦断面図である。本実施形態は、第２実施形態と第４実施形態との組み合わせである。従って、第２実施形態及び第４実施形態で得られる効果が重畳的に得られる。
【０１５９】
図１６に示すように、流体機械１０Ｅにおけるバッファ構成部材２６０は、第２実施形態で説明した上バッファ部材２４５と、第４実施形態で説明した下バッファ部材２３１とによって構成されている。下バッファ部材２３１の内部に上流側バッファ１１２と下流側バッファ１１３とが形成されている。上バッファ部材２４５の内部に第１分岐バッファ１０８ａ及び第２分岐バッファ１０８ｂが形成されている。すなわち、図９を参照して説明した上バッファ部材２４５が有する複数の貫通孔１０８の半数が、上流側バッファ１１２と上下で重なり、副圧縮機構２で圧縮するべき冷媒が充填される第１分岐バッファ１０８ａとなり、残りの半数が、下流側バッファ１１３と上下で重なり、副圧縮機構２で圧縮された冷媒が充填される第２分岐バッファ１０８ｂとなる。
【０１６０】
（第６実施形態）
図１７は、第６実施形態にかかる流体機械の縦断面図である。本実施形態は、第３実施形態と第４実施形態との組み合わせである。従って、第３実施形態及び第４実施形態で得られる効果が重畳的に得られる。
【０１６１】
図１６に示すように、流体機械１０Ｆにおけるバッファ構成部材２７０は、第３実施形態で説明した上バッファ部材２４５と、第４実施形態で説明した下バッファ部材２３１と、第３実施形態で説明した第２バッファ構成部材２４８に相当する部分（補助バッファ部材２４８とする）とによって構成されている。本実施形態によれば、バッファ構成部材２７０が副圧縮機構２を閉塞する閉塞部材及び動力回収シャフト１２の軸受に兼用されているので、下バッファ部材２３１に隣接して補助バッファ部材２４８を設けることができる利点がある。
【０１６２】
補助バッファ部材２４８の内部には、第３分岐バッファ１０９ａ及び第４分岐バッファ１０９ｂが形成されている。すなわち、図１１を参照して説明した補助バッファ部材２４８（第３実施形態における第２バッファ構成部材）が有する複数の有底孔１０９の半数が、上流側バッファ１１２と上下で重なり、副圧縮機構２で圧縮するべき冷媒が充填される第３分岐バッファ１０９ａとなり、残りの半数が、下流側バッファ１１３と上下で重なり、副圧縮機構２で圧縮された冷媒が充填される第４分岐バッファ１０９ｂとなる。下バッファ部材２３１には、上流側バッファ１１２と第３分岐バッファ１０９ａとを中継する通路２３１ｃ（例えば貫通孔）と、下流側バッファ１１３と第４分岐バッファ１０９とを中継する通路２３１ｄ（例えば貫通孔）とが形成されている。
【０１６３】
（第７実施形態）
図１８は、冷媒回路における蒸発器と副圧縮機構との間にバッファを設けた冷凍サイクル装置の構成図である。図１８に示すように、冷凍サイクル装置１Ｃは、主圧縮機構３、放熱器４、動力回収機構５、蒸発器６、バッファ１０５及び副圧縮機構２を備えている。これらの要素はこの順番で接続され、冷媒回路９が形成されている。つまり、本実施形態では、副圧縮機構２の上流側にバッファ１０５が設けられている。バッファ１０５は、副圧縮機構２の吸入口４６に冷媒を導くための流路（吸入経路）をなすとともに、その流路の断面積を拡張する働きを持つ。バッファ１０５によって、高熱源である主圧縮機構３からの排熱が回収されるとともに、低熱源である動力回収ユニット７（特に、動力回収機構５）への熱移動が抑制される。
【０１６４】
図１８に示す冷凍サイクル装置１Ｃにおける冷凍サイクルについて説明する。冷凍サイクル装置１Ｃにおける冷凍サイクルは、図１９のモリエル線図に示すように、ａ'−ａ'１−ｂ'−ｃ'−ｄ−ｄ3−ｅ3−ａ'で表される。
【０１６５】
主圧縮機構３で圧縮された冷媒が、密閉容器１１の内部空間１１ｅで失う熱量は、（ｑa＋ｄｑa）で示される。この熱は、バッファ１０５において回収される。すなわち、図１９に示すように、副圧縮機構２の吸入口４６（点ｄ3）における冷媒のエンタルピは、バッファ１０５が無い場合のエンタルピに上記熱量（ｑa＋ｄｑa）を加えたものとなる。同様に、主圧縮機構３の吐出口３２ｅ（点ａ'）における冷媒の状態も高エンタルピ側にシフトする。
【０１６６】
従って、放熱器４での冷媒の放熱量ｑgc'、蒸発器６での冷媒の吸熱量ｑeva'は、第１実施形態と同様に、以下の通りとなる。
ｑgc'＝ｑgc＋ｑa＋ｑe1＋（ｄｑm−ｄｑa）
ｑeva'＝ｑeva＋ｑe3＋ｑc
【０１６７】
このように、バッファ１０５を副圧縮機構２の上流側に設けた場合であっても、バッファを下流側に設けた第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、副圧縮機構２の上流側にバッファを設ける構成を第２実施形態や第３実施形態で採用してもよい。また、本実施形態によれば、副圧縮機構２の上流側にバッファ１０５が設けられているので、第４実施形態と同様に、液圧縮を防止する効果が得られる。
【０１６８】
また、本発明の各実施形態によれば、バッファが冷媒回路上に設けられているため、主圧縮機構３、副圧縮機構２及び動力回収機構５から生ずる圧力脈動を減衰する効果も期待できる。
【産業上の利用可能性】
【０１６９】
本発明の流体機械を備えた冷凍サイクル装置は、給湯機、空気調和装置、暖房装置等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる流体機械の断面図
【図２】図１に示す流体機械を用いた冷凍サイクル装置の構成図
【図３】図１におけるIII−III矢視図
【図４】図１におけるIV-IV矢視図
【図５】動力回収機構の動作原理図
【図６】副圧縮機構の動作原理図
【図７Ａ】バッファ構成部材を設けない場合の冷凍サイクルを示すモリエル線図
【図７Ｂ】バッファ構成部材を設けた場合の冷凍サイクルを示すモリエル線図
【図８】本発明の第２実施形態にかかる流体機械の断面図
【図９】図８に示す流体機械のバッファ構成部材の分解斜視図
【図１０】本発明の第３実施形態にかかる流体機械の断面図
【図１１】図１０に示す第２バッファ構成部材の斜視図
【図１２】図１３に示す流体機械を用いた冷凍サイクル装置の構成図
【図１３】本発明の第４実施形態にかかる流体機械の断面図
【図１４】図１３に示す流体機械のバッファ構成部材の斜視図
【図１５】図１２に示す冷凍サイクル装置の冷凍サイクルを示すモリエル線図
【図１６】本発明の第５実施形態にかかる流体機械の断面図
【図１７】本発明の第６実施形態にかかる流体機械の断面図
【図１８】冷媒回路における蒸発器と副圧縮機構との間にバッファを設けた冷凍サイクル装置の構成図
【図１９】図１８に示す冷凍サイクル装置における冷凍サイクルを示すモリエル線図
【符号の説明】
【０１７１】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  冷凍サイクル装置
２  副圧縮機構
３  主圧縮機構
５  動力回収機構
７  動力回収ユニット
８  電動機
１０Ａ〜１０Ｆ  流体機械
１１  密閉容器
１２  動力回収シャフト
１６  オイル溜まり
１６ａ  第１オイル溜まり
１６ｂ  第２オイル溜まり
３８  主圧縮機用シャフト
４３  作動室
４６  副圧縮機構の吸入口
４９  副圧縮機構の吐出口
１０５，１０７  バッファ
１０８，１０８ａ，１０８ｂ，１０９，１０９ａ，１０９ｂ  分岐バッファ
１１２  上流側バッファ
１１３  下流側バッファ
２３５，２４５ｋ，２４６ｋ，２４８ｋ，２５０ｋ  連絡通路
２３２，２４４，２４７，２４８，２６０，２７０  バッファ構成部材
【図１】
2009162123.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009162123.tif 000007
【図６】
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【図７Ａ】
2009162123.tif 000009
【図７Ｂ】
2009162123.tif 000010
【図８】
2009162123.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2009162123.tif 000015
【図１３】
2009162123.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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