以下、本発明の実施形態について、図面� ��参照しながら説明する。なお、本発明は、� ��記の実施形態に限定されるものではない。

<第1実施形態>
 図1は、本発明の第1実施形態にかかる冷凍� �イクル装置100の構成図である。冷凍サイク� �装置100は、流体機械101、放熱器103、蒸発器10 5および配管117a~117dを備えている。流体機械10 1には、作動流体としての冷媒を圧縮したり� �膨張させたりする役割がある。流体機械101� �圧縮機構で圧縮された冷媒は、放熱器103で� �熱する。流体機械101の膨張機構で膨張した� �媒は、蒸発器105で蒸発する。流体機械101、� �熱器103および蒸発器105が配管117a~117dによっ� �相互に接続され、これによって、冷媒回路� �形成されている。

 流体機械101は、第1圧縮機107(膨張機一体� �圧縮機)と、第1圧縮機107に組み合わされた第 2圧縮機108と、第1圧縮機107と第2圧縮機108とを 接続している油通路109とで構成されている。 油通路109によって、第1圧縮機107における潤� �油の量と、第2圧縮機108における潤滑油の量� ��の均衡が保たれる。油通路109の開口部が油� ��の近傍に位置しているため、油面近傍の高� ��の潤滑油が第1圧縮機107と第2圧縮機108との� �を往来する。これにより、第2圧縮機108の圧� ��機構102bから第1圧縮機107の膨張機構104への� �移動を防げる。

 第1圧縮機107の圧縮機構102aと、第2圧縮機1 08の圧縮機構102bとによって、圧縮機部102が形 成されている。冷凍サイクル装置100において 、圧縮機構102aと圧縮機構102bとは並列に接続� ��れている。具体的には、配管117aの分岐した 部分が、圧縮機構102aの吸入口と圧縮機構102b� ��吸入口とのそれぞれに接続されている。こ� ��により、蒸発器105から流出した冷媒が圧縮� ��構102aと圧縮機構102bとのそれぞれに導かれ� �。また、配管117bの分岐した部分が、第1圧縮 機107の密閉容器と第2圧縮機108の密閉容器と� �それぞれに挿入されている。これにより、� �縮機構102aで圧縮された冷媒と圧縮機構102bで 圧縮された冷媒とが配管117bにおいて合流し� �放熱器103に導かれる。放熱器103において放� �した冷媒は、第1圧縮機107の膨張機構104で膨� ��する。膨張後の冷媒は、蒸発器105に送られ� ��。

 冷凍サイクル装置100の冷媒回路には、高� ��部分(圧縮機部102から膨張機構104に至る部分 )において超臨界状態となる冷媒が充填され� �いる。そのような冷媒の具体例は、二酸化� �素である。ただし、冷媒は二酸化炭素に限� �されず、冷媒回路内で超臨界状態とならな� �ものであってもよい。冷媒として、ハイド� �フルオロカーボン等のフッ素冷媒を用いて� �よい。

 二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍サイ� ��ル装置は、フッ素冷媒を使用した冷凍サイ� ��ル装置に比べて、サイクルの高低圧差が非� ��に大きい。そのため、膨張機構104での動力� ��収効率に優れ、冷凍サイクル装置100の効率� ��上の効果が高い。ただし、サイクルの高低� ��差が大きいことから、油面の変動幅も大き� ��なる可能性がある。それゆえ、油通路109を� ��けることによって得られる効果も高い。

 本実施形態の冷凍サイクル装置100におい� ��、冷媒の流通方向は一定である。ただし、� ��凍サイクル装置100には、冷媒の流通方向を� ��更可能にするための経路(配管)および方向� �替弁が設けられていてもよい。さらに、第2� ��縮機108を停止して第1圧縮機107のみが動作し うるように、冷媒回路に分配弁が設けられて いてもよい。

 図2は、図1に示す流体機械101の断面図で� �る。第1圧縮機107は、第1密閉容器111、第1圧� �機構102a、膨張機構104、第1電動機110および第 1シャフト113を備えている。第1圧縮機構102aは 、第1密閉容器111内の上部に配置されている� �膨張機構104は、第1密閉容器111内の下部に配� ��されている。第1電動機110は、第1圧縮機構10 2aと膨張機構104との間に配置されている。第1 シャフト113は、第1圧縮機構102a、膨張機構104� ��よび第1電動機110を互いに連結している。第 1密閉容器111内には、第1圧縮機構102aおよび膨 張機構104のための潤滑油で膨張機構104の周囲 が満たされるように第1油溜まり112が形成さ� �ている。本実施形態では、第1シャフト113の� ��方向が鉛直方向に平行となるように、流体� ��械101が設計されている。

 第1密閉容器111は、略円筒の形状を有して いる。第1密閉容器111の底部は下向きに凸で� �り、いわゆる碗状に形成されている。第1密� ��容器111の下側部分が第1油溜まり112として利 用されている。

 第1電動機110は、第1圧縮機構102aを駆動す� ��ための要素であり、第1密閉容器111の内壁に 固定された固定子110bと、固定子110bの内側に� ��置された回転子110aとを備えている。回転子 110aには、上下方向に延びる第1シャフト113が� ��定されている。

 第1シャフト113は、上シャフト113a、下シ� �フト113bおよび連結器114を含む。上シャフト1 13aは第1圧縮機構102aに接続された部分であり� ��下シャフト113bは膨張機構104に接続された部 分である。上シャフト113aおよび下シャフト11 3bは、膨張機構104によって回収された動力が� ��1圧縮機構102aに伝達されるように、連結器11 4によって連結されている。ただし、上シャ� �ト113aと下シャフト113bとが、嵌めあわせによ って直接連結されていてもよい。上シャフト 113aの回転数と下シャフト113bの回転数が相違� ��るようにギアを介して両者が連結されてい� ��もよいし、クラッチやトルクコンバータを� ��して両者が連結されていてもよい。上シャ� ��ト113aおよび下シャフト113bに代えて、単一� �部品からなるシャフトを採用してもよい。

 上シャフト113aの内部には、給油路115が軸 方向に延びるように形成されている。給油路 115を通じて、第1油溜まり112の潤滑油が第1圧� ��機構102aに供給される。同様に、下シャフト 113bの内部には、給油路139が軸方向に延びる� �うに形成されている。給油路139を通じて、� �1油溜まり112の潤滑油が膨張機構104に供給さ� ��る。

 第1圧縮機構102aは、上シャフト113aの上端� ��に取り付けられている。第1圧縮機構102aは� �上シャフト113aの回転に伴って冷媒を吸入、� ��縮および吐出する容積式圧縮機構である。� ��実施形態では、第1圧縮機構102aとしてスク� �ール圧縮機構が採用されている。ただし、� �縮機構の具体的構成は何ら限定されず、ロ� �タリ式等の他の形式の圧縮機構であっても� �い。

 膨張機構104は、下シャフト113bの下部に取 り付けられている。膨張機構104は冷媒を吸入 、膨張および吐出する容積式膨張機構である 。膨張機構104内において冷媒が膨張すると、 その膨張エネルギーが回転駆動力として下シ ャフト113bに伝えられる。この回転駆動力は� �結器114を介して上シャフト113aへと伝えられ� ��第1電動機110による第1シャフト113(上シャフ� ��113a)の駆動をアシストする。本実施形態で� �、膨張機構104として2段ロータリ膨張機構が� ��用されている。ただし、膨張機構の具体的� ��成は何ら限定されず、スクロール式やスク� ��ュー式等の他の形式の膨張機構であっても� ��い。

 なお、「ロータリ式」には、「ローリン� ��ピストン式」や「スライディングベーン式� ��だけでなく、ピストンとベーンとが一体化� ��れた「スイングピストン式」も含まれる。

 第1密閉容器111の上側部分には、第1圧縮� �構102aに冷媒を導くための吸入管135と、圧縮� ��れた冷媒を第1密閉容器111の外部に導くため の吐出管137とが設けられている。吸入管135は 、第1密閉容器111の側壁を貫通しており、第1� ��縮機構102aに直接接続されている。吸入管135 からの冷媒は、第1密閉容器111の内部空間を� �由することなく、第1圧縮機構102aに直接吸入 される。吐出管137は、第1密閉容器111の上壁� �貫通しているとともに、第1密閉容器111の内� ��空間に向かって開口している。第1圧縮機構 102aで圧縮された冷媒は、第1密閉容器111の内� ��空間に吐出され、その内部空間を流通した� ��、吐出管137を通じて外部に吐出される。

 第1密閉容器111の下側部分には、膨張機構 104に冷媒を導くための吸入管129と、膨張した 冷媒を第1密閉容器111の外部に導くための吐� �管130とが設けられている。吸入管129および� �出管130は、それぞれ、第1密閉容器111の側壁� ��貫通しているとともに、膨張機構104に直接� ��続されている。吸入管129からの冷媒は、第1 密閉容器111の内部空間を経由することなく、 膨張機構104に直接吸入される。膨張した冷媒 は、吐出管130を通じて第1密閉容器111の外部� �直接吐出される。

 第1電動機110と膨張機構104との間には、副 軸受133、第1オイルポンプ118、流動抑制部材12 2およびスペーサ123が、第1電動機110側からこ� ��順番で配置されている。第1給油機構として の第1オイルポンプ118は、ポンプ本体119と、� �ンプ本体119を収容しているハウジング116と� �構成されており、第1油溜まり112の潤滑油を� ��1圧縮機構102aに供給する。ポンプ本体119は� �第1シャフト113(上シャフト113a)に取り付けら� ��ており、第1シャフト113とともに回転する。 本実施形態における第1オイルポンプ118には� �ロータリポンプやトロコイドポンプ(登録商� ��)等の公知の容積式ポンプを使用できる。

 ハウジング116には、第1油溜まり112に開口 している吸入口120と、オイルチャンバ121とが 形成されている。オイルチャンバ121は、連結 器114を配置するためのスペースを兼ねている 。上シャフト113aの下部および下シャフト113b� ��上部がハウジング116に挿し込まれており、� ��れぞれ、連結器114に嵌め合わされている。� ��シャフト113aにおける第1オイルポンプ118よ� �も上側の部分は、副軸受133によって回転可� �に支持されている。連結器114には、オイル� �ャンバ121と上シャフト113aの給油路115とを連� ��するための給油孔114aが、径方向に貫通する 形で形成されている。ポンプ本体119の回転に 応じて、潤滑油が、吸入口120からオイルチャ ンバ121へと送られる。潤滑油は、その後、給 油孔114aを通じて給油路115に導かれ、第1圧縮� ��構102aへと供給される。

 流動抑制部材122は、第1油溜まり112内にお いて、第1オイルポンプ118と膨張機構104との� �に設けられている。流動抑制部材122によっ� �、潤滑油の上下方向(鉛直方向)の流動が抑制 されるので、第1油溜まり112で潤滑油が安定� �た温度成層を形成する。すなわち、油面112a� ��近くに比較的高温の潤滑油が溜まり、膨張� ��構104の周囲に比較的低温の潤滑油が溜まる� ��これにより、潤滑油を介して第1圧縮機構102 aから膨張機構104に熱が移動するのを防止で� �る。

 流動抑制部材122は、第1密閉容器111の内径 よりもやや小さい直径を有する円形の板材で できている。流動抑制部材122の中央部には、 第1シャフト113(下シャフト113b)を通すための� �通孔が形成されている。流動抑制部材122は� �第1油溜まり112内に水平に配置されている。� ��1密閉容器111の内壁と流動抑制部材122の外周 面との間には、潤滑油の通過を許容する隙間 (流路)が形成されている。潤滑油の通過を許� ��する流路として、流動抑制部材122に貫通孔� ��形成されていてもよい。

 スペーサ123は、流動抑制部材122の下側に� ��けられている。スペーサ123によって、膨張� ��構104と流動抑制部材122との間に潤滑油が滞� ��しうる空間が形成されている。つまり、ス� ��ーサ123は、安定した温度成層の形成、ひい� ��は第1圧縮機構102aから膨張機構104への熱移� �の防止に寄与する。

 なお、第1シャフト113の軸方向に関して、 複数の流動抑制部材122が設けられていてもよ い。例えば、副軸受133が第2の流動抑制部材� �して機能するものであってもよい。さらに� �流動抑制部材122とスペーサ123とが一体化さ� �ていてもよいし、流動抑制部材122と第1オイ� ��ポンプ118のハウジング116とが一体化されて� ��てもよい。

 第2圧縮機108は、第2密閉容器125、第2圧縮� ��構102b、第2電動機124および第2シャフト127を� ��えている。第2圧縮機構102bは、第2密閉容器1 25内の上部に配置されている。第2シャフト127 は、第2圧縮機構102bと第2電動機124とを連結し ている。第2密閉容器125の底部には第2油溜ま� ��126が形成されている。第2油溜まり126には、 第2圧縮機構102bのための潤滑油が溜められて� ��る。第2シャフト127の軸方向は、鉛直方向に 略平行である。

 第2密閉容器125は、略円筒の形状を有して いる。第2密閉容器125の底部は下向きに凸で� �り、いわゆる碗状に形成されている。第2密� ��容器125の底部が第2油溜まり126として利用さ れている。本実施形態において、第2密閉容� �125の内径は、第1密閉容器111の内径に一致し� ��いる。

 第2電動機124は、第2圧縮機構102bを駆動す� ��ための要素であり、第2密閉容器125の内壁に 固定された固定子124bと、固定子124bの内側に� ��置された回転子124aとを備えている。回転子 124aには、上下方向に延びる第2シャフト127が� ��定されている。

 第2シャフト127の内部には、給油路131が軸 方向に延びるように形成されている。給油路 131を通じて、第2油溜まり126の潤滑油が第2圧� ��機構102bに供給される。

 第2圧縮機構102bは、第2シャフト127の上端� ��に取り付けられている。第2圧縮機構102bは� �第2シャフト127の回転に伴って冷媒を吸入、� ��縮および吐出する容積式圧縮機構である。� ��実施形態では、第2圧縮機構102bとしてスク� �ール圧縮機構が採用されている。ただし、� �縮機構の具体的構成は何ら限定されず、ロ� �タリ式等の他の形式の圧縮機構であっても� �い。

 第2密閉容器125の上側部分には、第2圧縮� �構102bに冷媒を導くための吸入管128と、圧縮� ��れた冷媒を第2密閉容器125の外部に導くため の吐出管138とが設けられている。吸入管128は 、第2密閉容器125の側壁を貫通しており、第2� ��縮機構102bに直接接続されている。吸入管128 からの冷媒は、第2密閉容器125の内部空間を� �由することなく、第2圧縮機構102bに直接吸入 される。吐出管138は、第2密閉容器125の上壁� �貫通しているとともに、第2密閉容器125の内� ��空間に向かって開口している。第2圧縮機構 102bで圧縮された冷媒は、第2密閉容器125の内� ��空間に吐出され、その内部空間を流通した� ��、吐出管138を通じて外部に吐出される。

 第2電動機124の下方には、副軸受134と第2� �イルポンプ132とが配置されている。第2給油� ��構としての第2オイルポンプ132は、ポンプ本 体132aと、ポンプ本体132aを覆うカバー132bとで 構成されており、第2油溜まり126に溜められ� �潤滑油を第2圧縮機構102bに供給する。ポンプ 本体132aは、第2シャフト127に取り付けられて� ��り、第2シャフト127とともに回転する。カバ ー132bには吸入口132cが形成されている。第2シ ャフト127における第2オイルポンプ132よりも� �の部分は、副軸受134によって回転可能に支� �されている。本実施形態における第2オイル� ��ンプ132には、ロータリポンプやトロコイド� ��ンプ(登録商標)等の容積式ポンプを使用で� �る。ただし、第2オイルポンプ132の具体的構� ��は特に限定されない。例えば、カバー132bが 無く、ポンプ本体132aの下面に吸入口132cが形� ��されていてもよい。容積式ポンプに代えて� ��速度式ポンプを用いてもよい。

 第1圧縮機107において、吸入管135は、図1� �示す配管117aの分岐した部分を形成している� ��吐出管137は、配管117bの分岐した部分を形成 している。第2圧縮機108において、吸入管128� �、図1に示す配管117aの分岐した部分を形成し ている。吐出管138は、配管117bの分岐した部� �を形成している。吐出管137と吐出管138とは� �第1密閉容器111および第2密閉容器125の外部に おいて、相互に接続されている。配管117bは� �第1密閉容器111の内部空間と第2密閉容器125の 内部空間とを連通している均圧通路を形成し ている。ただし、配管117bとは別に、冷媒の� �通を許容するように第1密閉容器111の内部空� ��と第2密閉容器125の内部空間とを連通する配 管が設けられていてもよい。さらに、その配 管に弁が設けられていてもよい。

 油通路109は、第1油溜まり112と第2油溜ま� �126との間を潤滑油が往来しうるように第1密� ��容器111と第2密閉容器125とを接続している。 油通路109の一端は、第1密閉容器111の側壁を� �通し、第1油溜まり112に向かって開口してい� ��。油通路109の他端は、第2密閉容器125の側壁 を貫通し、第2油溜まり126に向かって開口し� �いる。以下において、第1密閉容器111側にお� ��る油通路109の一の開口部を第1開口部109a、� �2密閉容器125側における油通路109の他の開口� ��を第2開口部109bとする。

 油通路109は、典型的には配管によって形� ��しうる。本実施形態では、ストレート形状� ��有する円管で油通路109が形成されている。� ��い換えると、油通路109は真っ直ぐ水平に延� ��ている。ただし、油通路109が管状であるこ� ��は必須ではない。また、軸方向に関して、� ��1密閉容器111の底面を基準として、第1開口� �109aと第2開口部109bとが等しい高さに位置し� �いる。ただし、軸方向に関して、第1開口部1 09aの位置と第2開口部109bの位置とが異なって� ��てもよい。また、第1密閉容器111と第2密閉� �器125との間で油通路109が曲がっていてもよ� �。

 第1密閉容器111と第2密閉容器125とは、吐� �管137および吐出管138(配管117b)によって互い� �接続されているので、一方の内圧が他方の� �圧よりも高くなった場合には、圧力差が駆� �力となって一方から他方へと冷媒が流れ込� �。これにより、第1密閉容器111の内圧と第2密 閉容器125の内圧とが等しくなる。例えば、第 1密閉容器111の内圧が第2密閉容器125の内圧よ� ��も高くなると、第1密閉容器111内の高圧冷媒 が、吐出管137および吐出管138を経由して第2� �閉容器125内へと流入する。

 また、第1油溜まり112と第2油溜まり126と� �、油通路109によって互いに接続されている� �で、一方の油面が低下した場合には他方か� �潤滑油が流入する。例えば、第2油溜まり126� ��油量が少なくなると、第1油溜まり112の潤滑 油が油通路109を通じて第2油溜まり126内に流� �込む。第1油溜まり112の油面112aと第2油溜ま� �126の油面126aとが、鉛直方向に関して一致す� ��。

 第1圧縮機107において、膨張機構104は、第 1油溜まり112の潤滑油に完全に浸漬している� �軸方向に関して、油面112aは副軸受133よりも� ��にある。冷凍サイクル装置100の運転時にお� ��て、膨張機構104は冷媒の膨張に伴って低温� ��なる。そのため、膨張機構104の周囲を満た� ��潤滑油も低温となる。一方、第1密閉容器111 の内部空間が第1圧縮機構102aの吐出冷媒で満� ��されるので、油面112a付近の潤滑油は比較的 高温になる。したがって、第1油溜まり112の� �滑油は、油面112a付近で比較的高温になり、� ��張機構104の周囲で比較的低温になっている� ��

 第2圧縮機108において、第2密閉容器125の� �部空間が第2圧縮機構102aの吐出冷媒で満たさ れるので、油面126a付近の潤滑油は比較的高� �になる。熱は、第2油溜まり126の潤滑油全体� ��伝わり、第2油溜まり126の潤滑油全体が比較 的高温になる。

 油通路109の第1開口部109aは、鉛直方向に� �して、膨張機構104よりも上に位置している� �そのため、膨張機構104よりも上に存在する� �滑油が油通路109に流入できる。つまり、比� �的高温の潤滑油が第1油溜まり112と第2油溜ま り126との間を優先的に往来する。この結果と して、潤滑油を介して第1圧縮機107の膨張機� �104と第2圧縮機108との間で熱移動が起こるの� ��防止できる。

 なお、本明細書において、「鉛直方向に� ��して膨張機構104よりも上に位置する」とは� ��少なくとも膨張機構104の膨張室よりも上に� ��置することを意味する。好ましくは膨張機� ��104に接続された吸入管129および吐出管130よ� ��も上に位置することを意味する。

 また、鉛直方向に関して、油通路109の第1 開口部109aが流動抑制部材122よりも上に位置� �ている。流動抑制部材122よりも上に溜めら� �た潤滑油の温度は比較的高い。そのため、� �滑油が油通路109を通じて第1油溜まり112から� ��2油溜まり126に移動した場合に、第2油溜ま� �126の潤滑油の温度が低下しにくい。これに� �り、第2圧縮機構102bの吐出冷媒温度の低下が 防止される。この効果を一層高めるために、 本実施形態では、鉛直方向に関して、油通路 109の第1開口部109aと、流動抑制部材122と、膨� ��機構104とが、上から(第1圧縮機構102a側から) この順番で配列している。

 前述したように、第1密閉容器111の内部空 間と第2密閉容器125の内部空間とは、吐出管13 7および吐出管138によって連通しているため� �定常運転時における両密閉容器の内圧は等� �い。しかし、第1圧縮機構102aと第2圧縮機構10 2bの両方または一方の運転状態が大きく変わ� ��過渡時、例えば起動時において、一方の密� ��容器の内圧が他方の密閉容器の内圧よりも� ��幅に高くなる場合がある。このとき、高圧� ��の密閉容器から低圧側の密閉容器へと油通� ��109を経由して大量の潤滑油が流れ込み、高� ��側の密閉容器の油溜まりの油面が一時的に� ��幅に低下する。また、低圧側の密閉容器の� ��面は一時的に大幅に上昇する。

 本実施形態では、鉛直方向に関して、油� ��路109の第1開口部109aが第1オイルポンプ118の� ��入口120よりも上に位置している。このよう� ��構成によれば、第1油溜まり112の油面112aが� �通路109の第1開口部109aの下端まで低下した時 点で第1密閉容器111から第2密閉容器125への潤� ��油の流出が停止する。すなわち、油面112aは 、第1開口部109aの下端よりも低くなりえず、� ��1オイルポンプ118の吸入口120よりも低くなり えない。油面112aが第1オイルポンプ118の吸入� ��120よりも常に上にあるので、起動時などの� ��渡時においても、第1オイルポンプ118が潤滑 油を安定して吸入できる。第1圧縮機構102aに� ��して潤滑油が安定供給されるので、第1圧縮 機構102aの信頼性が高まる。

 より好ましくは、第1シャフト113の軸方向 に関して、油通路109の第1開口部109aと、第1オ イルポンプ118の吸入口120と、流動抑制部材122 とが、上からこの順番で配列していることで ある。このような構成によれば、上述した各 効果を享受できる。

 また、本実施形態では、鉛直方向に関し� ��、油通路109の第2開口部109bが、第2オイルポ� ��プ132の吸入口132cよりも上に位置している。 このようにすれば、第2密閉容器125の内圧が� �1密閉容器111の内圧よりも一時的に高くなっ� ��場合であっても、第2オイルポンプ132が潤滑 油を確実に吸入できる。第2圧縮機構102bに対� ��て潤滑油が安定供給されるので、第2圧縮機 108の信頼性が高まる。

 また、本実施形態では、鉛直方向に関し� ��、油通路109の第1開口部109aが第1電動機110の� ��転子110aよりも下に位置しており、油通路109 の第2開口部109bが第2電動機124の回転子124aよ� �も下に位置している。このような構成によ� �ば、各電動機が潤滑油に浸漬するのを防止� �きる。具体的には、以下に説明する関係を� �たすように設計を行えば、電動機が潤滑油� �浸漬するのを確実に防げる。

 図3に示すように、まず、第1密閉容器111� �底面を鉛直方向に関する基準位置とする。� �凍サイクル装置100の停止時において、油面11 2aまでの高さをho1、油面126aまでの高さをho2、 第1電動機110の回転子110aの下端までの高さをH 1、第2電動機124の回転子124aの下端までの高さ をH2、第1開口部109aの下端までの高さをh1、第 2開口部109bの下端までの高さをh2、水平方向� �関する第1密閉容器111の断面積をA1(第1油溜ま り112の断面積)、水平方向に関する第2密閉容� ��125の断面積をA2(第2油溜まり126の断面積)と� �義する。このとき、下記式(1)を満たすよう� �油通路109の第2開口部109bの位置が定められて いる。

 ho1+(A2/A1)(ho2-h2)<H1 ・・・(1)

 上記式(1)は、第2開口部109bの下端よりも� �に存在する潤滑油の全てが第1油溜まり112に� ��入した場合であっても、常に、油面112aが回 転子110aの下端よりも下に位置することを意� �している。つまり、仮に、第2油溜まり126か� ��第1油溜まり112へと大量の潤滑油が流れ込ん だとしても、回転子110aが潤滑油に浸漬しな� �。

 冷凍サイクル装置100の運転時において、� ��滑油は冷媒とともに冷媒回路を循環する。� ��のため、冷凍サイクル装置100の運転時に第1 油溜まり112および第2油溜まり126の油量は、� �止時よりも必ず少なくなる。運転停止時に� �記式(1)を満たせば、運転時にもho1<H1の関� �が必ず成立する。これにより、回転子110aが� ��滑油に浸漬することによる第1電動機110の負 荷の増大を回避でき、ひいては、第1圧縮機10 7の消費電力増大および冷凍サイクル装置100� �性能低下を防止できる。

 さらに、第2開口部109bと同様に、下記式(2 )を満たすように油通路109の第1開口部109aの位 置が定められている。

 ho2+(A1/A2)(ho1-h1)<H2 ・・・(2)

 運転停止時に上記式(2)を満たすならば、� ��1油溜まり112から第2油溜まり126に大量の潤� �油が流れ込んでも、ho2<H2の関係が必ず成� �する。これにより、回転子124aが潤滑油に浸� ��することによる第2電動機124の負荷の増大を 回避でき、第2圧縮機108の消費電力増大およ� �冷凍サイクル装置100の性能低下を防止でき� �。

 また、本実施形態では、鉛直方向に関し� ��、第1開口部109aと第2開口部109bとが等しい高 さに位置している。このような構成によれば 、第1油溜まり112と第2油溜まり126との間での� ��滑油の授受がスムーズになる。

 また、本実施形態では、ストレート形状� ��有する円管で油通路109が形成されている。� ��のような構成によれば、潤滑油が油通路109� ��流れる際に発生する圧力損失を小さく抑え� ��ことができる。また、第1密閉容器111と第2� �閉容器125とを最短距離で接続できるので、� �通路109において潤滑油が失う熱量を最小化� �きる。

 また、本実施形態において、第1圧縮機107 は、第1圧縮機構102aで圧縮された冷媒が第1密 閉容器111の内部空間を経由して第1密閉容器11 1の外部に吐出されるように構成されている� �第2圧縮機108は、第2圧縮機構102bで圧縮され� �冷媒が第2密閉容器125の内部空間を経由して� ��2密閉容器125の外部に吐出されるように構成 されている。そして、第1密閉容器111の内部� �間と第2密閉容器125の内部空間とを連通する� ��圧通路が設けられている。具体的には、吐� ��管137と吐出管138とを分岐部分として有する� ��管117bによって、均圧通路が形成されている 。両密閉容器の内圧がほぼ等しく保たれるの で、油面112aと油面126aに作用する圧力もほぼ� ��しくなる。配管117bおよび油通路109の働きに 基づき、油面112aおよび油面126aがほぼ等しい� ��さに保持される。そのため、第1圧縮機107お よび第2圧縮機108の油面の管理が容易である� �油面を管理するための他の特別な手段(例え� ��油面センサ)を設ける必要がないので、製造 コストや部品点数の削減に有利である。

 また、本実施形態では、鉛直方向に関し� ��、第1オイルポンプ118の吸入口120と、第2オ� �ルポンプ132の吸入口132cとが、等しい高さに� ��置している。第1油溜まり112の油面112aが第1� ��イルポンプ118の吸入口120よりも上にあれば� ��第2油溜まり126の油面126aも第2オイルポンプ1 32の吸入口132cよりも上になる。この逆も成立 する。したがって、油面の管理が容易である とともに、各圧縮機構に潤滑油を確実に供給 できるので、第1圧縮機構102aおよび第2圧縮機 構102bの信頼性が向上する。

 図2に示すように、第1密閉容器111は、第1� ��縮機構102aおよび膨張機構104を収容するため に、第2密閉容器125よりも鉛直方向に長い。� �らに、膨張機構104と第1圧縮機構102aとの間に 第1オイルポンプ118が配置されている。その� �め、鉛直方向に関する第1密閉容器111の中央� ��近に第1オイルポンプ118の吸入口120が位置し ている。これに対し、第2圧縮機108において� �第2オイルポンプ132の吸入口132cは、第2密閉� �器125の底部付近に位置している。基準位置(� ��1密閉容器111の底面)から第1オイルポンプ118� ��吸入口120までの高さと、第2オイルポンプ132 の吸入口132cまで高さとを等しくするには、� �2圧縮機108側で高さの調節が必要である。し� ��し、第2密閉容器125を長くすることは、放熱 ロスを抑制する観点で好ましくない。そこで 、本実施形態では、第2密閉容器125の下部に� �第1密閉容器111の高さに対する第2密閉容器125 の高さを補完するための底上げ部材140を設け ている。このようにすれば、既存の圧縮機を 設計変更することなく第2圧縮機108に転用で� �るので、製造および開発コストを抑制でき� �。

 底上げ部材140として、筐体、支持脚およ� ��支柱等の構造物を利用できる。そのような� ��造物は、金属でできていてもよいし、樹脂� ��できていてもよい。さらに、図1に示した放 熱器103を底上げ部材140として用いてもよい。

 本実施形態では、第1圧縮機構102aがスク� �ール圧縮機構である。給油が容易であると� �う理由から、油面112aよりも上に配置するべ� ��第1圧縮機構102aとして、スクロール圧縮機� �は優れている。第1圧縮機107において、温熱� ��である第1圧縮機構102aが上側に配置され、� �熱源である膨張機構104が下側に配置されて� �る。このようなレイアウトによれば、高温� �つ低密度の潤滑油が油面112a近傍を占め、低� ��かつ高密度の潤滑油が膨張機構104の周囲を� ��たすので、自然対流が起こりにくい。すな� ��ち、高温の潤滑油と低温の潤滑油が混ざり� ��くいので、第1圧縮機構102aと膨張機構104と� �間の熱移動が抑制され、第1圧縮機107の吐出� ��媒の温度低下を抑制できる。結果として、� ��凍サイクル装置100の高効率化を図れる。

 本実施形態では、膨張機構104が2段ロータ リ膨張機構である。一般にロータリ流体機構 は、シール性と潤滑性を維持するために、全 体が潤滑油に浸漬していることが望ましい。 詳しくは、シャフトとベーンに給油が必要と なる。本実施形態では、膨張機構104は第1密� �容器111内の下部に配置されており、第1油溜� ��り112に浸漬している。そのため、膨張機構1 04に確実かつ容易に給油でき、膨張機構104の� ��効率で動作させることができる。結果とし� ��、冷凍サイクル装置100の高効率化を図れる� ��

(第1変形例)
 図4および図5に示すように、本変形例にか� �る流体機械201では、油通路109がU字状の曲管� ��形成されており、その曲管が、水平方向に� ��する同じ方向から第1密閉容器111および第2� �閉容器125のそれぞれに挿し込まれている。� �のような構成によれば、一方の密閉容器に� �通路109としての曲管を接続するための作業(� ��えばロウ付け)を行う際に、工具が他方の密 閉容器に干渉しにくい。また、同じ方向から 作業を行えるので、作業効率も向上し、生産 性が高まる。

(第2変形例)
 図2を参照して説明したように、鉛直方向に 関して、油通路109の第1開口部109aが第1オイル ポンプ118の吸入口120よりも上に位置している と、第1圧縮機構102aに対して潤滑油を安定供� ��できるという効果が得られる。この効果は� ��熱移動を防止できる効果から切り離して享� ��しえる。具体的には、圧縮機構と膨張機構� ��の位置関係が図2に示す第1圧縮機107とは逆� �場合にも、当該効果を得ることができる。

 すなわち、図6に示す流体機械202の第1圧� �機207(膨張機一体型圧縮機)は、(a)第1密閉容� �111と、(b)第1密閉容器111内の上部に配置され� ��膨張機構104と、(c)第1密閉容器111内の下部に 配置された第1圧縮機構102aと、(d)膨張機構104� ��第1圧縮機構102aとを連結しているシャフト11 3と、(e)第1圧縮機構102aの周囲が潤滑油で満た されるように第1密閉容器111内に形成された� �1油溜まり112と、(f)膨張機構104と第1圧縮機構 102aとの間に配置され、第1油溜まり112の潤滑� ��を膨張機構104に供給するための第1オイルポ ンプ118(第1給油機構)と、を備えている。鉛直 方向(軸方向)に関して、油通路109の第1開口部 109aが第1オイルポンプ118の吸入口120よりも上� ��位置しているので、起動時などの過渡時に� ��いても、第1オイルポンプ118が潤滑油を安定 して吸入できる。

 各変形例にかかる流体機械も、図2に示す 流体機械と同様、図1に示す冷凍サイクル装� �100に好適に採用できる。

<第2実施形態>
 図7は、本発明の第2実施形態にかかる流体� �械の断面図である。流体機械203は、第1実施� ��態で説明した流体機械101に代えて、冷凍サ� ��クル装置100(図1)に適用されうる。以下、第1 実施形態と同じ要素には同一符号を付し、説 明を省略する。

 流体機械203は、縦長の第2密閉容器225を有 する第2圧縮機208を備えている点で第1実施形� ��と相違している。第2密閉容器225は、通常の 圧縮機に用いられる密閉容器よりも上下方向 に伸長されている。具体的には、第2密閉容� �225の寸法が、第1圧縮機107の第1密閉容器111の 寸法と同じである。このような構成によれば 、部品共通化によるコスト削減効果が見込め る。また、第2油溜まり126内に油除け部材141� �設けると、潤滑油の充填量および放熱ロス� �低減できる。

 流体機械203において、第1圧縮機107から冷 媒とともに冷媒回路へと吐出される潤滑油の 量は、第2圧縮機208から冷媒回路へと吐出さ� �る潤滑油の量よりも多い。第1圧縮機107では� ��第1圧縮機構102aおよび膨張機構104で潤滑油� �利用されるのに対し、第2圧縮機208では、第2 圧縮機構102bのみで潤滑油が利用されるから� �ある。したがって、第1油溜まり112の潤滑油� ��消費スピードは、第2油溜まり126の潤滑油の 消費スピードよりも速い。一方、第1密閉容� �111の内部空間で冷媒から分離されて、第1油� ��まり112に回収される潤滑油の量は、各圧縮� ��構の容積がほぼ等しいことを前提とすれば� ��第2密閉容器225の内部空間で冷媒から分離さ れて、第2油溜まり126に回収される潤滑油の� �に概ね等しい。したがって、通常の運転時� �おいては、第1油溜まり112の潤滑油が減少し� ��すい。潤滑油の消費スピードの相違を解消� ��るように、第2油溜まり126から第1油溜まり11 2へと油通路109を経由して潤滑油が流れ込む� �

 本実施形態では、油通路109の第1開口部109 aが第2開口部109bよりも低い位置に定められて いる。このようにすれば、第1開口部109a付近� ��潤滑油のヘッドが第2開口部109b付近の潤滑� �のヘッドよりも小さい状態となるので、第2� ��溜まり126から第1油溜まり112への潤滑油の移 動がスムーズになる。その結果、潤滑油不足 が防止され、第1圧縮機107の信頼性が向上す� �。

 また、潤滑油の消費スピードの相違は、� ��滑油の吸入量および吐出量がより多くなる� ��転状態(例えば起動時)で顕著となる。また� �そのような運転状態では、吐出冷媒から分� �および回収される潤滑油よりも、冷媒とと� �に冷媒回路へと吐出される潤滑油の方が多� �なる。したがって、第1油溜まり112の油面112a および第2油溜まり126の油面126aは一時的に低� ��する。より低い位置まで低下する可能性が� ��るのは、第1油溜まり112の油面112aである。

 本実施形態では、鉛直方向に関して、第1 オイルポンプ118の吸入口120が、第2オイルポ� �プ132の吸入口132cよりも低い位置にある。こ� ��ようにすれば、油面112aが油面126aよりも低� �なった場合においても、第1オイルポンプ118� ��吸入口120から潤滑油を吸入し続けることが� ��きる。これにより、第1圧縮機構102aへの潤� �油の供給不足が防止され、第1圧縮機107の信� ��性が向上する。

<第3実施形態>
 図8は、本発明の第3実施形態にかかる流体� �械の断面図である。流体機械204は、第1実施� ��態で説明した流体機械101に代えて、冷凍サ� ��クル装置100(図1)に適用されうる。

 流体機械204は、第1圧縮機307および第2圧� �機108を備えている。第2圧縮機108は、第1実施 形態と同じものである。第1圧縮機307は、第1� ��閉容器111、第1電動機110、第1圧縮機構142、� �1オイルポンプ145、第1シャフト150(上シャフ� �143および下シャフト113bを有する)および膨張 機構104を備えている。鉛直方向に関して、第 1電動機110、第1圧縮機構142、第1オイルポンプ 145および膨張機構104が、上からこの順番で配 列している。

 第1圧縮機構142は、ロータリ圧縮機構であ る。第1圧縮機構142は上シャフト143の下側に� �り付けられている。上シャフト143の上側に� �1電動機110が取り付けられている。第1圧縮機 構142の下側には膨張機構104が配置されている 。上シャフト143は第1圧縮機構142よりも下側� �突出している。第1オイルポンプ145の内部に� ��置された連結器114を介して、上シャフト143� ��下シャフト113bとが連結されている。

 上シャフト143には給油路144が形成されて� ��る。第1オイルポンプ145は、吸入口145aおよ� �オイルチャンバ145bを有しており、オイルチ� ��ンバ145bに連結器114が配置されている。吸入 口145a、オイルチャンバ145bおよび連結器114の� ��油孔114aを経由して、給油路144に第1油溜ま� �112の潤滑油が導かれる。給油路144に導かれ� �潤滑油が第1圧縮機構142に供給され、第1圧縮 機構142の内部を潤滑する。

 第1圧縮機構142は、ベーン146とベーン溝147 とを有する。ベーン溝147にベーン146が摺動可 能に配置されている。ベーン溝147の一部は、 第1油溜まり112に露出しており、第1油溜まり1 12の潤滑油がベーン溝147に直接供給される。

 鉛直方向に関して、油通路109の第1開口部 109aは、第1圧縮機構142に向かい合う高さに位� ��している。第1圧縮機構142は、冷凍サイクル 装置100の運転時に高温となり、自身の周囲に 存在する潤滑油を加熱する。第1圧縮機構142� �膨張機構104との間には、流動抑制部材122と� �ペーサ123とが設けられている。このような� �成によれば、膨張機構104の周囲の低温の潤� �油が第2圧縮機108に移動したり、第2圧縮機108 の高温の潤滑油が膨張機構104の周囲に移動し たりするのを防止できる。こうした効果は、 第1実施形態で説明した通りである。

 また、油通路109の第1開口部109aの下端が� �鉛直方向に関して、ベーン146およびベーン� �147よりも上に位置している。このような位� �関係によれば、油面112aがベーン146およびベ� ��ン溝147よりも下まで低下する恐れが小さい� ��そのため、ベーン146およびベーン溝147への� ��油不足を防止でき、第1圧縮機構142の信頼性 が向上する。