《実施形態》
 図1は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置 1に用いられる流体機械10Aの断面図である。� �2は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置1の 構成図である。まず、図2を参照しながら、� �凍サイクル装置1の概略構成について説明す� ��。尚、ここで説明する冷凍サイクル装置1は 、本発明を実施した好ましい形態の一例であ って、本発明は、下記構成に何ら限定される ものではない。

 <冷凍サイクル装置1の概要構成>
 図2に示すように、冷凍サイクル装置1は、� �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、を有する冷媒回 路9を備えている。冷媒回路9には、主圧縮機� ��3から放熱器4を経て動力回収機構5に至る高� ��側部分において超臨界圧力となる冷媒が充� ��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� �とならない冷媒が充填されていてもよい。� �体的に、冷媒回路9には、例えば、フロン系� ��媒が充填されていてもよい。

 主圧縮機構3は、電動機8(回転電動機)によ り駆動される。主圧縮機構3は、冷媒回路9内� ��循環する冷媒を高温高圧に圧縮する。尚、� ��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� �ル型の圧縮機構に限定されない。本発明に� �いて、主圧縮機構3は、例えば、ロータリ型� ��圧縮機構であってもよい。

 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� ��圧縮された冷媒を放熱させる。言い換えれ� ��、放熱器4は、主圧縮機構3により圧縮され� �冷媒を冷却する。放熱器4により冷却された� ��媒は低温高圧になる。

 動力回収機構5は、放熱器4に接続されて� �る。本実施形態では、動力回収機構5は、ロ� ��タリ型の流体圧モータにより構成されてい� ��。具体的に、動力回収機構5は、放熱器4か� �の冷媒を吸入する行程と、吸入した冷媒を� �出する行程と、を実質的に連続して行う。� �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から動力回収機構5に至 る部分が高圧となっており、動力回収機構5� �ら主圧縮機構3に至る部分が低圧となってい� ��。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� �し、低圧となる。尚、本発明において、動� �回収機構5は、ロータリ型の流体圧モータに� ��定されない。動力回収機構5は、ロータリ型 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� �る(容積比が1より大きい)膨張機構であって� �よい。

 蒸発器6は、動力回収機構5に接続されて� �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。

 副圧縮機構2は、蒸発器6と主圧縮機構3と� ��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� ��より回収された動力により駆動される。こ� ��副圧縮機構2によって、蒸発器6側からの冷� �が予備的に昇圧された後に、主圧縮機構3に� ��給される。本実施形態では、この副圧縮機� ��2と、動力回収機構5とによって、動力回収� �ニット7が構成されている。

 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� �器6からの冷媒を吸入する行程と、吸入した� ��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� �いう。)であってもよい。つまり、副圧縮機� ��2は、主圧縮機構3に吸入される冷媒を昇圧� �きるものであれば特に限定されない。尚、� �こでは、副圧縮機構2が流体圧モータにより� ��成されている例を挙げて説明する。

 <冷凍サイクル装置1の具体的構成>
 (流体機械10A)
 図1及び図2に示すように、流体機械10Aは、� �円柱状の密閉容器11と、主圧縮機構3と、電� �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� ��11bと、底シェル11cとを備えている。胴シェ� ��11aの上部開口は、蓋状の上シェル11bによっ� ��塞がれている。一方、胴シェル11aの下部開� ��は、碗状の底シェル11cによって塞がれてい� ��。

 密閉容器11の底部には、冷凍機油が溜め� �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� �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� �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� ��ている。オイル溜まり16内には、動力回収� �ニット7が配置されている。動力回収ユニッ� ��7のうち、副圧縮機構2が主圧縮機構3寄りに� ��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。

 (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� ��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� ��対して回転不能に固定されている。回転子8 a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。� �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� �挿入されて固定されている。この主圧縮機� �シャフト38は、電動機8が駆動されることで� �転する。

 主圧縮機用シャフト38の下端部は、胴シ� �ル11aに固定された略円盤状の副軸受部材71に 回転自在に支持されている。副軸受部材71は� ��オイル溜まり16内に配置されている。副軸� �部材71には、1又は複数の開口71aが形成され� �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� ��ようになっている。副軸受部材71には、油� �を安定させるための油面安定板としての働� �もある。

 主圧縮機用シャフト38の下端部には、オ� �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� ��まり16に溜められた冷凍機油が吸い上げら� �、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� ��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� ��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。

 図1に示すように、主圧縮機構3は、スク� �ール型の圧縮機構である。主圧縮機構3は、� ��閉容器11の胴シェル11aに対して固定されて� �る。主圧縮機構3は、固定スクロール32と、� �回スクロール33と、オルダムリング34と、軸� ��部材35と、マフラー36とを備えている。

 固定スクロール32は密閉容器11の胴シェル 11aに対して変位不能に取り付けられている。 固定スクロール32の下面には平面視渦巻き状( 例えばインボリュート形状等)のラップ32aが� �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� ��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(� �えばインボリュート形状等)のラップ33aが形� ��されている。これらラップ32aとラップ33aと� ��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3 9に開口する開口32dが形成されている。この� �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� �て吐出管51に接続されている。この連絡管70� ��び吸入管32cを介して、作動室39に冷媒が供� �される。

 旋回スクロール33の対向表面の周辺部は� �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。

 旋回スクロール33の下面中央部には、回� �子8aから延びる主圧縮機用シャフト38の上端� ��に設けられ、主圧縮機用シャフト38とは異� �る中心軸を有する偏心部38aが嵌合挿入され� �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� �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� ��動する。

 旋回スクロール33の旋回運動に伴い、ラ� �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� ��、吸入管32cから作動室39に吸入された冷媒� �圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、� �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� ��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11 eへと吐出される。吐出された冷媒は、内部� �間11eに一時滞留する。その滞留期間中に冷� �に混入した冷凍機油等が重力や遠心力など� �より分離される。そして、冷凍機油等が分� �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� �される。

 (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� �7は、オイル溜まり16内に配置されている。� �力回収ユニット7は、比較的下方に配置され� ��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� �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� ��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。

  -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� ��部材15と、第2閉塞部材13とを備えている。� �1閉塞部材15と第2閉塞部材13とは、相互に対� �している。第1閉塞部材15と第2閉塞部材13と� �間には、第1シリンダ22が配置されている。� �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� ��15と第2閉塞部材13とによって閉塞されてい� �。

 動力回収シャフト12は、第1シリンダ22内� �第1シリンダ22の軸方向に貫通している。動� �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� ��第2閉塞部材13と、後述する第3閉塞部材14と� ��よって支持されている。動力回収シャフト1 2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� �。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� ��受や隙間等に供給される。

 第1ピストン21は、第1シリンダ22の内周面� ��第1閉塞部材15と第2閉塞部材13とにより区画� ��成された略円筒形状の内部空間内に配置さ� ��ている。第1ピストン21は、動力回収シャフ� ��12の中心軸に対して偏心した状態で動力回� �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1 2の中心軸と異なる中心軸を有する偏心部12b� �備えている。この偏心部12bに筒状の第1ピス� ��ン21がはめ込まれている。このため、第1ピ� ��トン21は、第1シリンダ22の中心軸に対して� �心している。従って、第1ピストン21は、動� �回収シャフト12の回転に伴って偏心回転運動 する。

 この第1ピストン21と第1シリンダ22の内周� ��と第1閉塞部材15と第2閉塞部材13とにより、� ��1シリンダ22内に第1作動室23が区画形成され� ��いる(図3も参照)。

 図3に示すように、第1シリンダ22には、第 1作動室23に開口する線条の溝22aが形成されて いる。この線条溝22aには、板状の第1仕切部� �24が摺動自在に挿入されている。第1仕切部� �24と線条溝22aの底部との間には、付勢手段25� ��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� �て押圧されている。これにより、第1作動室2 3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、� ��圧側の吐出作動室23bとに区画されている。

 尚、付勢手段25は、例えば、ばねによっ� �構成することができる。具体的に、付勢手� �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� �ってもよい。すなわち、第1仕切部材24が、� �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� �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� �したときに第1仕切部材24に反力が加わるよ� �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。

 吸入作動室23aの第1仕切部材24と隣接する� ��分には、図3に示すように、吸入経路27が開� ��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� ��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。

 吸入経路27の吸入作動室23aに対する開口(� ��入口)26は、吸入作動室23aの第1仕切部材24と� ��接する部分から吸入作動室23aの広がる方向� ��円弧状に延びる略扇状に形成されている。� ��入口26は、第1ピストン21が上死点に位置す� �ときにおいてのみ、第1ピストン21によって� �全に閉鎖される。そして、第1ピストン21が� �死点に位置する瞬間を除いた全期間にわた� �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� ��する第1ピストン21の外周面に沿った円弧状� ��形成されている。言い換えれば、外側端辺2 6aは、第1ピストン21の外周面と略同一の半径� ��円弧状に形成されている。

 一方、吐出作動室23bの第1仕切部材24と隣� ��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� �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� �経路30及び吐出管31を介して蒸発器6側に吐出 される。

 吐出経路30の吐出作動室23bに対する開口(� ��出口)29は、吐出作動室23bの第1仕切部材24と� ��接する部分から吐出作動室23bの広がる方向� ��円弧状に延びる略扇状に形成されている。� ��出口29は、第1ピストン21が上死点に位置す� �ときにおいてのみ、第1ピストン21によって� �全に閉鎖される。そして、第1ピストン21が� �死点に位置する瞬間を除いた全期間にわた� �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� ��1ピストン21の外周面に沿った円弧状に形成� ��れている。言い換えれば、外側端辺29aは、� ��1ピストン21の外周面と略同一の半径の円弧� ��に形成されている。

 尚、第1ピストン21が上死点に位置すると� ��とは、図5(S1)に示すように、第1仕切部材24� �線条溝22aに最大限に押し込まれたときをい� �。また、「第1ピストン21が上死点に位置す� �瞬間」とは、厳密に第1ピストン21が上死点� �位置している瞬間に限定されるものではな� �、第1ピストン21が上死点に位置していると� �を挟んである程度の期間を有するものであ� �てもよい。すなわち、第1ピストン21が上死� �に位置しているときの第1ピストン21の回転� �(θ)を0°とすると、例えば、第1ピストン21の� ��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� �閉じられるような構成も、吸入経路27から吐 出経路30へと冷媒が吹き抜けない構成に含ま� ��るものとする。

 上記のように吸入経路27と吐出経路30とを 形成することによって、図5(S1)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� ��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� �全に閉じられる。より詳細には、吸入作動� �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� �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� �媒の吹き抜けが抑制される。従って、高効� �な動力回収が実現される。

 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� �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� �が好ましい。但し、第1ピストン21が上死点� �位置する瞬間において、吸入口26と吐出口29� ��の一方のみしか閉じられていない場合であ� ��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� �の間で実質的に吹き抜けは生じない。つま� �、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� ��収シャフト12の回転角にして、10°程度より� ��小さく設定することで、吸入経路27から吐� �経路30への冷媒の吹き抜けを抑制することが できる。

 上述のように、吸入作動室23aは、常に吸� ��経路27と連通している。また、吐出作動室23 b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� �する行程と、吸入した冷媒を吐出する行程� �が実質的に連続して行われる。動力回収機� �5は、固有の容積比を有さず、吸入容積と吐� ��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。

  -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� �作原理について詳細に説明する。図5(S1)は第 1ピストン21の回転角(θ)が0°、360°、720°であ� ��ときの図である。図5(S2)は第1ピストン21の� �転角(θ)が90°、450°であるときの図である。� ��5(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5(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� �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。

 図5(S1)に示すように、第1ピストン21が上� �点に位置するとき(θ=0°)、吸入口26及び吐出� ��29はいずれも第1ピストン21によって閉じら� �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� ��立した状態にある。

 この状態から第1ピストン21が回転するこ� ��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� �ている。このため、吸入口26が開くと、図5(S 2)~(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。� ��の冷媒の吸入行程は、回転角(θ)が360°にな� ��まで、すなわち第1ピストン21が再び上死点� ��位置するまで行われる。つまり、冷媒の吸� ��行程は、吸入作動室23aが吐出経路30と連通� �る直前まで行われる。

 図5(S1)に示すように、第1ピストン21が再� �上死点に位置した瞬間、本実施形態では、� �1ピストン21によって吸入口26及び吐出口29の� ��方が閉じられる。これにより、第1作動室23� ��再び孤立する。

 この状態から、第1ピストン21が回転する� ��、孤立していた第1作動室23が吐出口29を介� �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� ��は、主圧縮機構3の働きにより、放熱器4側� �比較して低圧となっている。このため、孤� �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、� ��出作動室23b内の低温高圧の冷媒が低圧側に� ��引される。よって、第1作動室23内の冷媒が� ��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� ��駆動力の一部となる。すなわち、動力回収� ��ャフト12は、吸入作動室23aへの高圧の冷媒� �流入と、吐出行程における冷媒の吸引とに� �って回転する。そして、この動力回収シャ� �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。

 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(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� �滅する。この吐出行程と同期して、吸入作� �室23aが再び形成され、次の吸入行程が行わ� �る。以上のように、吸入行程開始から吐出� �程終了までの一連の行程は、第1ピストン21� �720°回転すると完了する。

  -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� ��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� �い換えれば、動力回収機構5のシャフトと副� ��縮機構2のシャフトとは、一体に連結されて いる。

 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� �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� �材15は、副圧縮機構2と動力回収機構5との共� ��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� ��、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� ��いる。第1閉塞部材15と第3閉塞部材14との間� ��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� ��第2シリンダ42の内部空間は、第1閉塞部材15� ��第3閉塞部材14とによって閉塞されている。

 動力回収シャフト12は、第2シリンダ42内� �第2シリンダ42の軸方向に貫通している。動� �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� �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� ��態で動力回収シャフト12にはめ込まれてい� �。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� ��る偏心部12cを備えている。この偏心部12cに� ��状の第2ピストン41がはめ込まれている。こ� ��ため、第2ピストン41は、第2シリンダ42の中� ��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� �偏心回転運動する。

 尚、第2ピストン41が取り付けられた偏心� ��12cは、第1ピストン21が取り付けられた偏心� ��12bと略同一の方向に偏心している。このた� ��、本実施形態では、第1シリンダ22の中心軸� ��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� ��向とは、相互に略同一である。

 この第2ピストン41と第2シリンダ42の内周� ��と第1閉塞部材15と第3閉塞部材14とにより、� ��2シリンダ42内に第2作動室43が区画形成され� ��いる(図4も参照)。

 図4に示すように、第2シリンダ42には、第 2作動室43に開口する線条の溝42aが形成されて いる。この線条溝42aには、板状の第2仕切部� �44が摺動自在に挿入されている。第2仕切部� �44と線条溝42aの底部との間には、付勢手段45� ��配置されている。この付勢手段45によって� �2仕切部材44は第2ピストン41の外周面に対し� �押しつけられている。これにより、第2作動� ��43は、2つの空間に区画されている。具体的� ��、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� ��

 尚、付勢手段45は、例えば、ばねによっ� �構成することができる。具体的に、付勢手� �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� �ってもよい。すなわち、第2仕切部材44が背� �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� ��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� �により、第2仕切部材44に対して第2ピストン4 1方向への押圧力が作用するようにしてもよ� �。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� ��より減少したときに第2仕切部材44に反力が� ��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� ��背面空間55が密閉空間ではないものの、第2� ��切部材44がある程度第2ピストン41から離れ� �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� ��ねやガスばね等の複数種類のばねにより構� ��してもよい。尚、第2作動室43の圧力とは、� ��入作動室43aの圧力と吐出作動室43bの圧力と� ��平均圧力をいうものとする。

 吸入作動室43aの第2仕切部材44と隣接する� ��分には、図4に示すように、吸入経路47が開� ��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� �48と連通している。蒸発器6(図2参照)からの� �媒は、吸入管48及び吸入経路47を介して吸入� ��動室43aに導かれる。

 図4に示すように、吸入経路47の吸入作動� ��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� ��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� ��た全期間にわたって、吸入口46の少なくと� �一部が吸入作動室43aに露出している。具体� �には、平面視において、第2シリンダ42の径� �向外側に位置する吸入口46の外側端辺46aが、 上死点に位置する第2ピストン41の外周面に沿 った円弧状に形成されている。言い換えれば 、外側端辺46aは、第2ピストン41の外周面と略 同一の半径の円弧状に形成されている。

 一方、吐出作動室43bの第2仕切部材44と隣� ��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� �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� �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� �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。

 吐出経路50の吐出作動室43bに対する開口(� ��出口)49は、吐出作動室43bの第2仕切部材44と� ��接する部分から吐出作動室43bの広がる方向� ��円弧状に延びる略扇状に形成されている。� ��出口49は、第2ピストン41が上死点に位置す� �ときにおいてのみ、第2ピストン41によって� �全に閉鎖される。そして、第2ピストン41が� �死点に位置する瞬間を除いた全期間にわた� �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� ��2ピストン41の外周面に沿った円弧状に形成� ��れている。言い換えれば、外側端辺49aは、� ��2ピストン41の外周面と略同一の半径の円弧� ��に形成されている。

 尚、第2ピストン41が上死点に位置すると� ��とは、図6(ST1)に示すように、第2仕切部材44� ��線条溝42aに最大限に押し込まれたときをい� ��。また、「第2ピストン41が上死点に位置す� ��瞬間」とは、厳密に第2ピストン41が上死点� ��位置している瞬間に限定されるものではな� ��、第2ピストン41が上死点に位置していると� ��を挟んである程度の期間を有するものであ� ��てもよい。すなわち、第2ピストン41が上死� ��に位置しているときの第2ピストン41の回転� ��(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� �期間にわたって吸入口46及び吐出口49の両方� ��閉じられるような構成も、吸入経路47から� �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。

 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(ST1)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� �閉じられる。すなわち、第2作動室43がひと� �となる瞬間に吸入口46と吐出口49との両方が� ��全に閉じられる。より詳細には、吸入作動� ��43aが吐出経路50と連通する瞬間まで、吸入� �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� ��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� �。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� ��流が抑制される。従って、高効率な過給が� ��現される。その結果、回収された動力の利� ��効率が向上する。

 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� �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� �が好ましい。但し、第2ピストン41が上死点� �位置する瞬間において、吸入口46と吐出口49� ��の一方のみしか閉じられていない場合であ� ��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4 7への冷媒の逆流は実質的に生じない。つま� �、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� ��収シャフト12の回転角にして、10°程度より� ��小さく設定することで、吐出経路50から吸� �経路47への冷媒の逆流を抑制することができ る。

 上述のように吸入作動室43aは、常に吸入� ��路47と連通している。また、吐出作動室43b� �、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� �行程と、吸入した冷媒を吐出する行程とが� �質的に連続して行われる。副圧縮機構2は、� ��有の容積比を有さず、吸入容積と吐出容積� ��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。

  -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� �原理について詳細に説明する。図6(ST1)は第2� ��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(ST2)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。� �6(ST3)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(ST4)は第2ピスト� �41の回転角(θ)が270°、630°であるときの図で� ��る。尚、回転角(θ)は、図6において反時計� �り方向を正としたときのものである。

 上述のように、動力回収シャフト12は、� �力回収機構5によって回収された動力によっ� ��回転する。この動力回収シャフト12の回転� �共に、第2ピストン41も回転し、副圧縮機構2� ��駆動される。

 図6(ST1)に示すように、第2ピストン41が上� ��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� ��ている。このため、第2作動室43は吸入経路4 7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 。

 この状態から第2ピストン41が回転するこ� ��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� �41の回転角(θ)が360°になるまで、回転角(θ)� �増大するにつれ、吸入作動室43aが拡大して� �く。回転角(θ)が360°に達したときに、冷媒� �吸入行程が終了する。

 回転角(θ)が360°に達するまで、吸入作動� ��43aは、常に吸入経路47と連通している。回� �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� ��いる。すなわち、第2作動室43は、吸入経路4 7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� ��路50と連通し、吐出作動室43bになる。そし� �、第2ピストン41の回転角(θ)が360°からさら� �大きくなると、吐出作動室43bの容量が小さ� �なっていく。それと共に吐出作動室43bから� �媒が主圧縮機構3側に吐出されていく。そし� ��、図6(ST1)に示すように、第2ピストン41が再� ��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� ��室43aが再び形成され、次の吸入行程が行わ� ��る。以上のように、吸入行程開始から吐出� ��程終了までの一連の行程は、第2ピストン41� ��720°回転すると完了する。

 上述のように、第2作動室43は、実質的に� ��量が不変である。かつ、吸入作動室43aは吸� ��経路47と常に連通している。吐出作動室43b� �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� �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� �2が駆動される分、第2作動室43の上流側より� ��第2作動室43の下流側の方が高圧になる。言� ��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、� �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� �、副圧縮機構2によって昇圧される。

 尚、本実施形態において、上記動力回収� ��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� �点に位置するタイミングとは相互に略同一� �なっている。

 《冷凍サイクル》
 次に、図7を参照しながら、冷凍サイクル装 置1における冷凍サイクルについて説明する� �図7中に示す点Fは臨界点である。F-Lは飽和液 線である。F-Gは飽和ガス線である。L _P は臨界点Fを通る等圧線である。R _T は臨界点Fを通る等温線である。図7に示すモ� ��エル線図上で、飽和ガス線F-Gより右側で等� ��線L _P 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R _T より下側の領域は液相である。等圧線L _P よりも上側で、かつ等温線R _T 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7中、h _A 、h _B 、h _C 、h _D 、h _E は、それぞれA、B、C、D、Eの各点における冷� ��のエンタルピーを示している。

 図7中のABCDEの閉ループは、図2で示した動 力回収型の冷凍サイクル装置1の冷凍サイク� �を示している。ABCDEの閉ループ中のA-Bは、副 圧縮機構による冷媒の状態変化を示している 。B-Cは、主圧縮機構3における冷媒の状態変� �を示している。C-Dは、放熱器4における冷媒� ��状態変化を示している。D-Eは、動力回収機� ��5における冷媒の状態変化を示している。E-A は、蒸発器6における冷媒の状態変化を示し� �いる。

 主圧縮機構3において、冷媒は低圧の気相 (点B)から高圧の超臨界相(点C)へと圧縮される 。主圧縮機構3で圧縮された冷媒は、放熱器4� ��おいての超臨界相(点C)から液相(点D)まで冷� ��される。

 その後、冷媒は、動力回収機構5において 、飽和液(点S)を経て低温高圧の液相(点D)から 気液二相(点E)まで膨張(圧力降下)する。この� ��力降下(膨張)の行程において、点Dから点Sま では冷媒が非圧縮性の液相であるため、冷媒 の比容積はそれほど変化しない。その一方、 点Sから点Eの間は液相から気相への相変化に� ��る急激な比容積の変化を伴う圧力降下、す� ��わち、膨張を伴う圧力降下となる。

 動力回収機構5からの冷媒は、蒸発器6に� �いて加熱され、蒸発を伴いながら気液二相(� ��E)から気相(点A)へと変化する。蒸発器6によ� ��加熱された冷媒は、副圧縮機構2にて昇圧さ れ気相(点B)へと変化する。

 《作用及び効果》
 以上説明したように、本実施形態では、密� ��容器11内に設けられ、主圧縮機構3に対して� ��給される冷凍機油が溜められたオイル溜ま� ��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� �溜まりをひとつにまとめることができる。

 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� �設けた場合は、一方のオイル溜まりから冷� �回路9に流出した冷凍機油が他方のオイル溜� ��りに戻ることとなり、一方のオイル溜まり� ��溜められた冷凍機油の量が減少してしまう� ��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� �なくなる虞がある。

 それに対して、本実施形態のように、主� ��縮機構3及び動力回収ユニット7のオイル溜� �りを共通化した場合は、たとえ、冷凍機油� �オイル溜まり16から冷媒回路9に流出したと� �ても、流出した冷凍機油は、冷媒回路9を廻� ��て再びオイル溜まり16に戻る。従って、オ� �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� ��油を安定的に供給することができる。よっ� ��、主圧縮機構3や動力回収ユニット7の摺動� �の適切な潤滑により、冷凍サイクル装置1の� ��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� �でシールすることが可能となるため、冷凍� �イクル装置1の運転効率を向上させることが� ��きる。

 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� ��11内において、冷媒から冷凍機油が分離さ� �る。分離された冷凍機油は、再びオイル溜� �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� ��てオイル溜まり16に戻るため、オイル溜ま� �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� �力回収ユニット7へ冷凍機油をより安定的に� ��給することができる。

 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� ��ことで、密閉容器11内の圧力を比較的高く� �ることができる。これにより、主圧縮機用� �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� �されやすくなる。また、動力回収ユニット7� ��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� �油をさらに確実に供給することが可能とな� �。これにより、冷凍サイクル装置1の信頼性� ��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。

 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� �機構3用のオイル溜まりとは別に動力回収ユ� ��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1の構成が簡単になると共に、製造コス� �を低減することができる。

 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1のコンパクト化及び低コ� �ト化を図ることができる。また、動力回収� �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1のさらなるコンパクト化が図ら� �ている。

 また、本実施形態のように、動力回収ユ� ��ット7をオイル溜まり16内に配置するのであ� ��ば、密閉容器11の胴シェル11a及び底シェル11 cの一方又は両方を変更するのみで足り、主� �縮機構3の設計を変更する必要がない。言い� ��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� �る。従って、高い自由度を実現することが� �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1のさらなる低コスト化� �実現することが可能となる。

 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� �由度がより高くなる。その結果、さらなる� �コスト化が図られる。

 また、この構成によれば、主圧縮機用シ� ��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� �線とが直線上に位置するように配置する必� �がなくなる(例えば、図9も参照)。よって、� �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。

 より設計自由度を向上する観点からは、� ��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、� ��力回収ユニット7を密閉容器11に固定するこ� ��が好ましい。そうすることで、動力回収ユ� ��ット7や主圧縮機構3と電動機8とのユニット� ��他の冷凍サイクル装置1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。

 また、本実施形態では、動力回収ユニッ� ��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� �シェル11aに対して固定することで、特に高� �設計自由度を実現することができる。

 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� �固定するようにすることで、吸入管32cと吐� �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� ��にすることができる。その結果、冷凍サイ� ��ル装置1のさらなる低コスト化が実現される 。

 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� �ット7の構成にかかわらず、容易に吸入管32c� ��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� ��置1と共通化しやすくなる。

 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� �た動力は、副圧縮機構2の動力として利用さ� ��る。このため、高いエネルギー効率が実現� ��れている。具体的に、図7を用いて説明する と、動力回収機構5では、冷媒から(h _D -h _E )に相当するエンタルピー差に相当するエネ� �ギーが動力として回収される。おおよその� �ころ、この回収されたエンタルピー(h _D -h _E )に、動力回収機構5の効率η _exp と副圧縮機構2の効率η _pump とを乗じて得られるエンタルピーη _exp ・η _pump (h _D -h _E )=(h _B -h _A )に相当するエネルギーが、副圧縮機構2によ� ��て冷媒に与えられる。その結果、冷媒は、� ��7に示す点Aから点Bまで昇圧される。

 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が蒸発器6� ��出口側の点Aから放熱器4の入口側の点Cまで� ��媒を圧縮する。それに対して、動力回収機� ��5に接続された副圧縮機構2が設けられた本� �施形態の冷凍サイクル装置1では、副圧縮機� ��2から吐出されることによって、冷媒は点A� �ら点Bまで昇圧される。このため、主圧縮機� ��3は、冷媒を点Bから点Cまで圧縮すればよい� ��従って、主圧縮機構3の仕事量を(h _B -h _A )に相当するエネルギー分だけ減らすことが� �きる。その結果、冷凍サイクル装置1のCOP(coe fficient of performance)を向上させることができ� ��。

 尚、冷媒として二酸化炭素を用いた場合� ��、放熱器4における圧力と、蒸発器6におけ� �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� �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� �なエネルギー回収が可能となり、より高い� �ネルギー効率を実現することができる。

 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� �することも考えられる。しかしながら、主� �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� �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� �。具体的には、主圧縮機構3の温度が低下し� ��しまう。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� �縮機構3ほどは高温ではない。このため、副� ��縮機構2と動力回収機構5とを接続した場合� �、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� ��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1� ��COPの低下を抑制することができる。言い換� ��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。

 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� �、比較的低温な動力回収機構5は、副圧縮機� ��2よりも主圧縮機構3から離れた位置に配置� �れている。従って、主圧縮機構3と動力回収� ��構5との間の熱交換が効果的に抑制されてい る。

 また、本実施形態では、動力回収ユニッ� ��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、� ��閉容器11からの熱は、直接動力回収機構5に� ��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� �導が効果的に抑制される。

 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� �エネルギーがそれだけ低下するものの、副� �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� �れるエネルギーは減少するものの、副圧縮� �構2において冷媒に付与されるエネルギーは� ��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� �ら副圧縮機構2へ熱移動が生じても、主圧縮� ��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� �増加分によって実質的に相殺されるため、� �凍サイクル装置1のCOPは、それほど低下しな� ��。

 また、主圧縮機構3と副圧縮機構2との間� �電動機8が配置されている。このため、動力� ��収機構5が主圧縮機構3からより遠ざけられ� �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。

 また、本実施形態では、オイルポンプ72� �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� ��て、オイル溜まり16内に配置された動力回� �機構5の温度上昇を抑制することができる。� ��って、冷凍サイクル装置1のCOPをより向上す ることができる。

 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� �について説明したが、副圧縮機構2及び動力� ��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� ��容積比を有していてもよい。但し、流体圧� ��ータは、上記圧縮行程が行われる圧縮機構� ��膨張行程が行われる膨張機構と比較して、� ��ンプルな構成を有する。従って、副圧縮機� ��2及び動力回収機構5を流体圧モータとする� �とで、流体機械10Aの構成をよりシンプルに� �ると共に小型化することができる。その結� �、冷凍サイクル装置1をよりシンプル化、小� ��化及び低コスト化することができる。シン� ��ル化、小型化及び低コスト化の観点から、� ��圧縮機構2及び動力回収機構5は、それぞれ� �ータリ型の流体圧モータであることが特に� �ましい。

 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� ��ることも可能となる。それにより、オイル� ��まり16に溜められる冷凍機油の量も少なく� �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� �7へより確実に冷凍機油を供給することがで� ��る。

 また、副圧縮機構2及び動力回収機構5の� �れぞれを流体圧モータにより構成すること� �よって、動力回収機構5による回収トルクの� ��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� �とした略正弦波状にすることができる。そ� �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� �抑制することができる。

 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� �ングとを同期させることにより、負荷トル� �の波形と、回収トルクの波形とを相互にあ� �せることができる。言い換えれば、動力回� �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� �させることができる。また、シャフトの回� �速度ムラを抑制できるので、冷凍サイクル� �置1の振動及び騒音を抑制することもできる� ��

 より具体的に、本実施形態では、動力回� ��シャフト12に対して第1仕切部材24が配置さ� �た方向と、動力回収シャフト12に対して第2� �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� �イミングと、副圧縮機構2の第2ピストン41が� ��死点に位置するタイミングとを同期させて� ��る。このようにすることによって、流体機� ��10Aの製造が容易になる。

 また、第1ピストン21の第1シリンダ22の中� ��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� ��に略同一にすることによって、動力回収シ� ��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。

 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� ��41には、比較的高圧の吐出作動室43bから比� �的低圧の吸入作動室43aに向かう差圧力が作� �する。これらの差圧力は、偏心部12b、12cを� �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� ��収シャフト12に対して回転阻害力が生じ、� �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� ��間の摩擦力を低減することができる。よっ� ��、動力回収シャフト12を回転させるために� �要な動力を低減することができ、エネルギ� �回収を向上させることができる。また、動� �回収シャフト12と、第2閉塞部材13及び第3閉� �部材14との摩耗も抑制することができる。

 《変形例1》
 上記実施形態では、動力回収ユニット7が胴 シェル11a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、図8に示すように、底シ� �ル11cを比較的深さの深い碗状に形成し、動� �回収ユニット7を底シェル11cに取り付けるよ� ��にしてもよい。このようにすることで、主� ��縮機構3と電動機8とを胴シェル11aに組み付� �る一方、動力回収ユニット7を底シェル11cに� ��み付けた後に、胴シェル11aに底シェル11cを� ��り付けることで、流体機械10Bを組み立てる� ��とができる。つまり、動力回収ユニット7と 主圧縮機構3及び電動機8とを別ラインで組み� ��ててストックしておくことも可能となる。

 また、本変形例1の構成では、主圧縮機構 3及び電動機8が固定された胴シェル11a及び上� ��ェル11bは、他の構成の冷凍サイクル装置と� ��通に用いることができる。主圧縮機構3及び 電動機8が固定された胴シェル11a及び上シェ� �11bの製造コストを低減することができる。� �た、設計コストの低減を図ることができる� �さらに、本冷凍サイクル装置1に専用の部品� ��在庫を削減することも可能となる。

 《変形例2》
 上記実施形態及び変形例1では、動力回収ユ ニット7を密閉容器11に固定する例について説 明した。但し、本発明は、この構成に限定さ れない。動力回収ユニット7を密閉容器11以外 の部材に対して固定してもよい。例えば、図 9に示す流体機械10Cのように、固定部材80を介 して、副軸受部材71に固定してもよい。また� ��動力回収ユニット7を主圧縮機構3に対して� �定してもよい。そうすることで、動力回収� �ニット7と密閉容器11との溶接工程等が不要� �なり、容易且つ安価に動力回収ユニット7を� ��定することができる。

 尚、本変形例2では、図9に示すように、� �圧縮機構3の主圧縮機用シャフト38と動力回� �ユニット7の動力回収シャフト12とが別個に� �けられている。このため、主圧縮機用シャ� �ト38と動力回収シャフト12とを、主圧縮機用� ��ャフト38の軸線と動力回収シャフト12の軸線 とが直線上に位置しないように配置すること が可能となる。これにより、主圧縮機構3と� �力回収ユニット7との配置の自由度及び流体� ��械10Cの設計自由度が向上されている。

 《変形例3》
 上記実施形態及び変形例1、2では、オイル� �給部としてのオイルポンプ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� �説明した。但し、本発明は、この構成に限� �されるものではない。例えば、図10に示す流 体機械10Dのように、オイルポンプ72を設けず� ��主圧縮機構81を電動機8よりもオイル溜まり1 6寄りに配置し、主圧縮機構81をオイル溜まり 16に直接浸漬することで、主圧縮機構81に冷� �機油を供給するようにしてもよい。尚、主� �縮機構81をオイル溜まり16に直接浸漬する場� ��は、主圧縮機構81をロータリ型の圧縮機構� �することが好ましい。

 《その他の変形例》
 流体機械10A~10D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� ��にしてもよい。

 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� �冷媒が充填されていてもよい。

 冷媒回路9が、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� ��により構成されている例について説明した� ��、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。

 上記実施形態及び変形例では、動力回収� ��構5及び副圧縮機構2の両方が流体圧モータ� �より構成されている例について説明した。� �かし、本発明はこの構成に限定されない。� �えば、動力回収機構5を膨張機構により構成� ��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。

 《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� ��のみならず合成油も含まれる。

 「流体圧モータ」とは、冷媒を吸入する� ��入行程と、冷媒を吐出する吐出行程とを実� ��的に連続して行うものをいう。具体的に、� ��体圧モータでは、冷媒の吸入経路と吐出経� ��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� ��期間にわたって冷媒の吸入経路と吐出経路� ��のうち少なくとも一方が開放されている。� ��こで、「吸入経路と吐出経路とが同時に閉� ��られる期間が実質的にない」とは、トルク� ��動が生じない程度において瞬間的に吸入経� ��と吐出経路とが同時に閉じられることを含� ��概念である。

 一方、「膨張機構」とは、冷媒を吸入す� ��吸入行程と、吸入した冷媒を膨張させる膨� ��行程と、膨張した冷媒を吐出する吐出行程� ��を行うものをいう。つまり、「膨張機構」� ��、吸入行程終了後、一旦作動室を孤立させ� ��その孤立した作動室で冷媒を膨張させた後� ��、作動室から冷媒を吐出するものである。

 「圧縮機構」とは、冷媒を吸入する吸入� ��程と、吸入した冷媒を圧縮させる圧縮行程� ��、圧縮した冷媒を吐出する吐出行程とを行� ��ものをいう。つまり、「圧縮機構」は、吸� ��行程終了後、一旦作動室を孤立させ、その� ��立した作動室で冷媒を圧縮させた後に、作� ��室から冷媒を吐出するものである。