冷冻循环装置及使用于其的流体机械的制作方法

专利名称：冷冻循环装置及使用于其的流体机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及冷冻循环装置及使用于其的流体机械。
背景技术：
通常，制冷剂回路中依次连接有压縮制冷剂的压縮机、冷却制冷剂的 散热器、使制冷剂膨胀的膨胀阀、及加热制冷剂的蒸发器。在该制冷剂回 路中的冷冻循环中，在膨胀阀中，制冷剂从高压向低压伴随膨胀的同时降 低压力，此时，放出内部能量。因此，在制冷剂回路的低压侧(蒸发器侧)、 和高压侧(散热器侧)之间的压差大的情况下，放出的内部能量比较大。 从而，冷冻循环的能量效率大幅度地降低。
鉴于这样的问题，提出了各种回收在膨胀时放出的制冷剂的内部能量
的技术。例如，在特开2006—266171号公报或文献1 (International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue, July 17-20: 2006， R169, "BASIC OPERATINGCHARACTERISTICS OF C02 REFRIGERATION CYCLES WITH EXPANDER-COMPRESSOR UNIT")中，提出了将利用相互由轴 连结的膨胀机构和鼓风机(副压縮机构)构成的容积形流体机械作为动力 回收机构，进行动力回收的冷冻循环装置。
在特开2006 — 266171号公报或文献1中记载的冷冻循环装置中，如 特开2006 — 266171号公报的图6所示，容积形流体机械和主压縮机构分 别收容于独立的密闭容器中。$有，在各自的密闭容器内，设置有积存向 容积形流体机械或主压缩机构供给的冷冻机油的油积存部。
然而，从主压縮机构向制冷剂回路喷出的冷冻机油的量、和从容积形 流体机械向制冷剂回路喷出的冷冻机油的量不限定于始终相同。通常，从 主压縮机构向制冷剂回路喷出的冷冻机油的量、和从容积形流体机械向制 冷剂回路喷出的冷冻机油的量中一方比另一方多。因此，如特开2006_ 266171号公报或文献1中记载的冷冻循环装置，在收容容积形流体机械的密闭容器、和收容主压縮机构的密闭容器分别设置有独立的油积存部的情 况下，在一方的油积存部积存的冷冻机油的量、和在另一方的油积存部积 存的冷冻机油的量的均衡可能遭到破坏。即，在一方的密闭容器中，冷冻 机油可能变得过剩，在另一方的密闭容器中，冷冻机油可能不足。若那样， 可能不能适当地进行容积形流体机械或主压縮机构的润滑或密封。
例如，在文献l中记载了在主压縮机构和散热器之间配置油隔板，将 用所述油隔板回收的冷冻机油向收容了膨胀机构一副压缩机构单元的密 闭容器供给的技术。通过这样，例如，能够抑制收容了膨胀机构一副压縮 机构单元的密闭容器内积存的冷冻机油的量的减少。
然而，如文献l中记载，在主压縮机构和散热器之间设置了油隔板的 情况下，也难以充分地抑制收容了膨胀机构一副压縮机构单元的密闭容器 内的油积存部或收容了主压縮机构的密闭容器内的油积存部中积存的冷 冻机油的量的减少。因为，即使将由油隔板回收的冷冻机油向收容了膨胀 机构一副压縮机构单元的密闭容器内供给，在从膨胀机构一副压缩机构单 元向制冷剂回路喷出的冷冻机油的量大于由油隔板回收的冷冻机油的量 的情况下，在收容了膨胀机构一副压縮机构单元的密闭容器内的油积存部 中积存的冷冻机油的量也减少。另外，因为在从主压縮机构向制冷剂回路 喷出的冷冻机油的量比较多的情况下，在收容了主压縮机构的密闭容器内 的油积存部积存的冷冻机油的量减少。

发明内容
本发明是鉴于所述方面做成的，其目的在于实现向压縮机构及动力回 收机构的油的稳定供给。
本发明的流体机械是一种流体机械，其中，其具有密闭容器，其在 底部形成有油积存部；主压縮机构，其配置于密闭容器内，被供给在油积 存部积存的油，并且压縮工作流体；旋转电动机，其在密闭容器内配置于 油积存部的上方；主压縮机用轴，其连结主压縮机构和旋转电动机，以利 用旋转电动机驱动主压縮机构；动力回收机构，其配置于油积存部内，进 行吸入工作流体的吸入行程和喷出吸入的工作流体的喷出行程，由此从工 作流体回收动力；副压縮机构，其配置于油积存部内，利用动力回收机构来驱动，压縮工作流体并将其向主压縮机构侧喷出；动力回收轴，其连结
动力回收机构和副压縮机构，以利用由动力回收机构回收的动力驱动副压 縮机构。
在本发明的流体机械中，润滑主压縮机构、副压縮机构及动力回收机 构的油一并积存在密闭容器内的油积存部。因此，基本上不发生冷冻机油 的过度不足的问题。因此，能够向主压缩机构及动力回收机构稳定地供给 油。
本发明的冷冻循环装置具备上述本发明的流体机械。 根据本发明可知，能够向压縮机构及动力回收机构稳定地供给油。


图1是实施方式中的流体机械的剖面图。
图2是实施方式的冷冻循环装置的结构图。
图3是图1中的III一III向视图。
图4是1中的IV—IV向视图。
图5是动力回收机构的动作原理图。
图6是副压缩机构的动作原理图。
图7是冷冻循环的莫里尔图。
图8是变形例1中的流体机械的剖面图。
图9是变形例2中的流体机械的剖面图。
图10是变形例3中的流体机械的剖面图。
具体实施例方式
《实施方式》
图1是在本实施方式的冷冻循环装置1中使用的流体机械10A的剖面 图。图2是本实施方式的冷冻循环装置1的结构图。首先，参照图2的同 时，说明冷冻循环装置1的概略结构。还有，在此说明的冷冻循环装置l 为实施了本发明的优选的方式的一例，本发明丝毫不限定于下述结构。
<冷冻循环装置1的概要结构>
如图2所示，冷冻循环装置1具备具有主压缩机构3、散热器4、动力回收机构5、蒸发器6和副压縮机构2的制冷剂回路9。在制冷剂回 路9中填充有从主压缩机构3经过散热器4到达动力回收机构5的、在高 压侧部分成为超临界压力的制冷剂。具体来说，在制冷剂回路9中填充有 二氧化碳。但是，本发明不限定于该结构，例如，在制冷剂回路9中填充 有在高压侧不成为超临界压力的制冷剂也可。具体来说，在制冷剂回路9 中例如填充有氟利昂系制冷剂也可。
主压縮机构3利用电动机8 (旋转电动机)来驱动。主压縮机构3将 在制冷剂回路9内循环的制冷剂压縮为高温高压。还有，在本实施方式中， 说明主压缩机构3为涡旋型压縮机构的例子。但是，在本发明中，主压縮 机构3不限定于涡旋型压縮机构。在本发明中，主压縮机构3例如可以为 回转型压縮机构。
散热器(气体冷却器)4与主压缩机构3连接。散热器4使由主压縮 机构3压縮的制冷剂散热。换而言之，散热器4冷却由主压缩机构3压缩 的制冷剂。由散热器4冷却的制冷剂成为低温高压。
动力回收机构5与散热器4连接。在本实施方式中，动力回收机构5 利用回转型流体压力马达来构成。具体来说，动力回收机构5基本上连续 地进行吸入来自散热器4的制冷剂的行程、和喷出吸入的制冷剂的行程。 即，动力回收机构5吸入通过散热器4成为低温高压的制冷剂，使体积基 本上不变化地向蒸发器6侧喷出。在此，从主压縮机构3到达动力回收机 构5的部分成为高压，从动力回收机构5到达主压縮机构3的部分成为低 压。因此，吸入动力回收机构5的制冷剂在从动力回收机构5喷出时膨胀， 成为低压。还有，在本发明中，动力回收机构5不限定于回转型流体压力 马达。动力回收机构5可以为回转型以外的流体压力马达。另外，动力回 收机构5例如可以为具有固有的容积比(容积比大于l)的膨胀机构。
蒸发器6与动力回收机构5连接。蒸发器6加热来自动力回收机构5 的制冷剂，使其蒸发。
副压縮机构2配置于蒸发器6和主压縮机构3之间。副压縮机构2利 用动力回收轴12，与动力回收机构5连结。副压縮机构2通过由动力回收 机构5回收的动力来驱动。利用该副压縮机构2，使来自蒸发器6侧的制 冷剂预先性地升压后，供给于主压缩机构3。在本实施方式中，利用该副
7压缩机构2和动力回收机构5构成动力回收单元7。
还有，副压缩机构2不限定于将吸入的制冷剂在工作室内压縮后喷出 的结构。副压缩机构2例如可以基本上连续地进行吸入来自蒸发器6的制 冷剂的行程、和将吸入的制冷剂向主压缩机构3侧喷出的行程的流体压力 马达(还称为鼓风机)。即，副压縮机构2只要是能够使吸入主压缩机构3 的制冷剂升压的结构，就不特别限定。还有，在此，举出副压缩机构2利 用流体压力马达构成的例子来进行说明。
<冷冻循环装置1的具体结构> (流体机械10A)
如图1及图2所示，流体机械10A具备大致圆柱状的密闭容器ll; 主压縮机构3;电动机8;动力回收单元7。密闭容器ll具备筒状的主 体壳lla;上壳llb;底壳llc。主体壳lla的上部开口被盖状的上壳lib 堵塞。另一方面，主体壳lla的下部开口被碗状的底壳llc堵塞。
在密闭容器11的底部形成有积存冷冻机油的油积存部16。密闭容器 11中的比油积存部16高的位置配置有主压缩机构3和电动机8。具体来 说，主压縮机构3最远离油积存部16而配置。电动机8配置于比主压縮 机构3低的位置。在油积存部16内配置有动力回收单元7。动力回收单元 7中副压縮机构2靠向主压縮机构3配置。g卩，副压缩机构2配置于比较 高的位置。
(电动机8及主压縮机构3的结构)
电动机8利用圆筒状的定子8b和圆柱状的转子8a来构成。定子8b 通过热压配合固定为相对于密闭容器11的主体壳lla不能旋转。转子8a 配置于定子8b的内部。转子8a相对于定子8b旋转自如。在转子8a的俯 视情况下的中央形成有沿轴向贯通的贯通孔。向该贯通孔中插入从转子8a 沿上下延伸的主压縮机用轴38而将其固定。该主压缩机用轴38通过驱动 电动机8而旋转。
主压縮机用轴38的下端部旋转自如地支承于固定于主体壳1 la的大致 圆盘状的副轴承部件71。副轴承部件71配置于油积存部16内。在副轴承 部件71形成有一个或多个开口 71a，在油积存部16积存的冷冻机油能够 在副轴承部件71的上下流动。副轴承部件71还具有作为用于使油面稳定
8的油面稳定板的作用。
在主压缩机用轴38的下端部配置有作为油供给部的油泵72。利用该 油泵72，吸取在油积存部16积存的冷冻机油，经由在主压縮机用轴38 的内部形成的油供给孔(未图示)，向主压縮机构3供给冷冻机油。由此， 实现主压縮机构3的润滑及密封。供给于主压縮机构3的冷冻机油经过转 子8a和定子8b之间的间隙等，再次返回油积存部16。
如图1所示，主压縮机构3为涡旋型压縮机构。主压縮机构3相对于 密闭容器11的主体壳lla而被固定。主压縮机构3具备固定涡盘32、 回旋涡盘33、欧氏环34、轴承部件35和消音器36。
固定涡盘32安装成相对于密闭容器11的主体壳lla不能变位。在固 定涡盘32的下表面形成有俯视情况下为螺旋状(例如渐开线形状等)的 巻板33a。回旋涡盘33与固定涡盘32对置配置。在回旋涡盘33的与固定 涡盘32对置的面的中央部形成有与巻板32a咬合的俯视的情况下为螺旋 状(例如渐开线形状等)的巻板33a。在这些巻板32a及33a之间划分形 成有新月状的工作室(压縮室)39。在固定涡盘32形成有向工作室39开 口的开口32d。在该开口 32d安装有吸入管32c。吸入管32c如图2所示， 利用连接管70与喷出管51连结。经由该连接管70及吸入管32c向工作 室39供给制冷剂。
回旋涡盘33的对置表面的周边部与在固定涡盘32的下侧表面周边部 突出设置的止推轴承32b抵接而被支承。
在回旋涡盘33的下表面中央部嵌合插入并固定有偏心部38b，其设置 于从转子8a延伸的主压縮机用轴38的上端部，并具有与主压縮机用轴38 不同的中心轴。另外，在回旋涡盘33的下侧配置有欧氏环34。该欧氏环 34限制回旋涡盘33的自转。由于该欧氏环34的功能，回旋涡盘33伴随 主压縮机用轴38的旋转，以从主压縮机用轴38的中心轴偏心的状态回旋 运动。
伴随回旋涡盘33的回旋运动，在巻板32a和巻板33a之间形成的工作 室39从外侧向内侧移动。伴随该移动，工作室39的容积缩小。由此，压 縮从吸入管32c吸入工作室39的制冷剂。还有，被压縮的制冷剂经由在 固定涡盘32的中央部形成的喷出孔32e及消音器36的内部空间36a，从贯通固定涡盘32及轴承部件35形成的喷出路径40向密闭容器11的内部 空间lle喷出。被喷出的制冷剂在内部空间lle中临时滞留。在其滞留期 间中，混入制冷剂中的冷冻机油等由于重力或离心力等而分离。还有，分 离了冷冻机油等的制冷剂从在密闭容器11的上壳lib安装的喷出管lid 向制冷剂回路9喷出。 (动力回收单元7)
如图1及图2所示，动力回收单元7配置于油积存部16内。动力回 收单元7利用在比较下方配置的动力回收机构5、和在比较上方配置的副 压縮机构2来构成。动力回收机构5和副压縮机构2经由动力回收轴12 及第一闭塞部件15来一体地配置。动力回收单元7中作为副压縮机构2 的结构部件的第三闭塞部件14固定于主体壳lla。
一动力回收机构5的结构一
如图1所示，动力回收机构5具备第一闭塞部件15、和第二闭塞部 件13。第一闭塞部件15和第二闭塞部件13相互对置。在第一闭塞部件 15和第二闭塞部件13之间配置有第一工作缸22。第一工作缸22具有大 致圆筒形的内部空间。所述第一工作缸22的内部空间被第一闭塞部件15 和第二闭塞部件13闭塞。
动力回收轴12沿第一工作缸22的轴向贯通第一工作缸22内。动力 回收轴12配置于第一工作缸22的中心轴上。动力回收轴12被上述第二 闭塞部件13、和后述第三闭塞部件14支承。在动力回收轴12形成有沿轴 向贯通动力回收轴12的供油孔12a (参照图3及图4)。密闭容器11内的 冷冻机油经由该供油孔12a供给于副压縮机构2或动力回收机构5的轴承 或间隙等。
第一活塞21配置于由第一工作缸22的内周面、第一闭塞部件15、第 二闭塞部件13划分形成的大致圆筒形状的内部空间内。第一活塞21以相 对于动力回收轴12的中心轴偏心的状态嵌入动力回收轴12中。具体来说， 动力回收轴12具备具有与动力回收轴12的中心轴不同的中心轴的偏心 部12b。在该偏心部12b中嵌入筒状的第一活塞21。因此，第一活塞21 相对于第一工作缸22的中心轴偏心。从而，第一活塞21伴随动力回收轴 12的旋转而偏心旋转运动。利用该第一活塞21、第一工作缸22的内周面、第一闭塞部件15和第 二闭塞部件13，在第一工作缸22内划分形成第一工作室23(也参照图3)。
如图3所示，在第一工作缸22形成有向第一工作室23开口的线条槽 22a。在该线条槽22a中滑动自如地插入板状的第一分隔部件24。在第一 分隔部件24和线条槽22a的底部之间配置有施力机构25。利用该施力机 构25，第一分隔部件24被第一活塞21的外周面按压。由此，第一工作室 23划分为两个空间。具体来说，第一工作室23划分为高压侧的吸入工作 室23a和低压侧的喷出工作室23b。
还有，施力机构25例如可以利用弹簧来构成。具体来说，施力机构 25可以为压缩盘簧。
另外，施力机构25可以为所谓的空气弹簧等。即，设定为在第一分 隔部件24向第一分隔部件24的背面空间65的体积縮小的方向滑动时， 第一分隔部件24和线条槽22a的底部之间的空间内的压力比第一工作室 23的压力高，由于其压差，使向第一活塞21方向的按压力作用于第一分 隔部件24也可。具体来说，例如，将第一分隔部件24的背面空间65作 为密闭空间，背面空间65的体积由于第一分隔部件24而减少时，向第一 分隔部件24施加反力也可。当然，利用压縮盘簧或空气弹簧等多种弹簧 来构成施力机构25也可。还有，第一工作室23的压力是指吸入工作室23a 的压力和喷出工作室23b的压力的平均压力。
在吸入工作室23a的与第一分隔部件24邻接的部分，如图3所示，开 口有吸入路径27。如图1所示，该吸入路径27形成于位于第一工作缸22 的下侧的第二闭塞部件13。吸入路径27与吸入管28连通。来自图2所示 的散热器4的高压的制冷剂经由吸入管28及吸入路径27，导向吸入工作 室23a。
吸入路径27的对吸入工作室23a的开口 (吸入口) 26形成为从吸入 工作室23a的与第一分隔部件24邻接的部分向吸入工作室23a扩展的方 向以圆弧状延伸的大致扇状。吸入口 26仅在第一活塞21位于上方死点时 被第一活塞21完全地闭锁。还有，在除去第一活塞21位于上方死点的瞬 间的整个期间中，吸入口 26的至少一部分向吸入工作室23a露出。具体 来说，在俯视的情况下，吸入口 26的外侧端边26a形成为沿着位于上方死点的第一活塞21的外周面的圆弧状。换而言之，外侧端边26a形成为 与第一活塞21的外周面大致相同的半径的圆弧状。
另一方面，在喷出工作室23b的与第一分隔部件24邻接的部分开口 有喷出路径30。如图l所示，该喷出路径30也与吸入路径27相同地，形 成于第二闭塞部件13。喷出路径30与喷出管31连通。由此，喷出工作室 23b内的制冷剂经由喷出路径30及喷出管31向蒸发器6侧喷出。
喷出路径30的对喷出工作室23b的开口 (喷出口) 29形成为从喷出 工作室23b的与第一分隔部件24邻接的部分向喷出工作室23b扩展的方 向以圆弧状延伸的大致扇状。喷出口 29仅在第一活塞21位于上方死点时 被第一活塞21完全地闭锁。还有，在除去第一活塞21位于上方死点的瞬 间的整个期间中，喷出口 29的至少一部分向喷出工作室23b露出。具体 来说，在俯视的情况下，位于第一工作缸22的径向外侧的喷出口29的外 侧端边29a形成为沿着位于上方死点的第一活塞21的外周面的圆弧状。 换而言之，外侧端边29a形成为与第一活塞21的外周面大致相同的半径 的圆弧状。
还有，在第一活塞21位于上方死点时如图5 (Sl)所示是指第一分 隔部件24最大限度地压入线条槽22a时。另外，"第一活塞21位于上方 死点的瞬间"不是严格地限定于第一活塞21位于上方死点的瞬间，而是 可以为包含第一活塞21位于上方死点时的程度的期间。g卩，若将第一活 塞21位于上方死点时的第一活塞21的旋转角(6 )设为0° ，则例如， 在第一活塞21的旋转角(e)为0° ±5°以内(或0° ±3°以内)的期 间中，封闭吸入口 26及喷出口 29的两方的结构也包括在制冷剂不从吸入 路径27向喷出路径30泄漏的结构中。
如上所述，通过形成吸入路径27和喷出路径30，如图5 (Sl)所示， 仅在第一活塞21位于上方死点的瞬间，吸入口 26和喷出口 29的两方被 完全地封闭。即，在第一工作室23成为一个的瞬间，吸入口26和喷出口 29的两方被完全地封闭。更具体来说，在吸入工作室23a与喷出路径30 连通的瞬间为止，吸入工作室23a与吸入路径27连通。还有，吸入工作 室23a与喷出路径30连通，吸入工作室23a成为喷出工作室23b的瞬间 以后，吸入口 26被第一活塞21封闭。因此，抑制从吸入路径27向喷出路径30的制冷剂的泄漏。从而，实现高效的动力回收。
还有，从完全地限制从吸入路径27向喷出路径30的制冷剂的泄漏的 观点来说，优选在第一活塞21位于上方死点的瞬间，封闭吸入口26和喷 出口29的两方。但是，在第一活塞21位于上方死点的瞬间中，仅封闭吸 入口 26和喷出口 29的一方的情况下，也只要封闭吸入口 26的时序、和 封闭喷出口 29的时序之差按动力回收轴12的旋转角小于10度左右，就 在吸入路径27和喷出路径30之间基本上不会发生泄漏。即，通过将封闭 吸入口 26的时序、和封闭喷出口 29的时序之差按动力回收轴12的旋转 角设定为小于10°左右，能够抑制从吸入路径27向喷出路径30的制冷剂 的泄漏。
如上所述，吸入工作室23a始终与吸入路径27连通。另外，喷出工作 室23b始终与喷出路径30连通。换而言之，在动力回收机构5中，基本 上连续地进行吸入制冷剂的行程、和喷出吸入的制冷剂的行程。动力回收 机构5不具有固有的容积比，吸入容积和喷出容积之比为1。因此，吸入 的制冷剂在基本上不变化体积的情况下通过动力回收机构5。
一动力回收机构5的动作一
其次，参照图5的同时，详细地说明动力回收机构5的动作原理。图 5 (Sl)是第一活塞21的旋转角(6 )为0° 、 360° 、 720°时的图。图 5 (S2)是第一活塞21的旋转角(e)为90° 、 450°时的图。图5 (S3) 是第一活塞21的旋转角(6 )为180° 、 540°时的图。图5 (S4)是第 一活塞21的旋转角(9 )为270° 、 630°时的图。还有，旋转角(e) 是将在图5中逆时针方向作为正向时的角度。
如图5 (Sl)所示，在第一活塞21位于上方死点时(6=0° )，吸入 口26及喷出口29均被第一活塞21封闭。因此，第一工作室23处于不与 吸入路径27及喷出路径30的任一个连通的独立的状态。
通过第一活塞21从该状态旋转，形成经由吸入口 26与吸入路径27 连通的吸入工作室23a。在此，吸入工作室23a与制冷剂回路9的高压侧 连接。因此，若打开吸入口26，则如图5 (S2) (S4)所示，由于从吸 入口 26流入的高压的制冷剂，吸入工作室23a的容积增大。伴随该吸入 工作室23a的容积扩大，施加于第一活塞21的旋转转矩成为动力回收轴12的旋转驱动力的一部分。该制冷剂的吸入行程进行至旋转角(e)成为
360°为止即第一活塞21再次位于上方死点为止。g卩，制冷剂的吸入行程 进行至吸入工作室23a与喷出路径30连通的临前为止。
如图5 (Sl)所示，在第一活塞21再次位于上方死点的瞬间，在本实 施方式中，利用第一活塞21封闭吸入口 26及喷出口 29的两方。由此， 第一工作室23再次独立。
若第一活塞21从该状态旋转，则独立的第一工作室23经由喷出口 29 与喷出路径30连通，成为喷出工作室23b。在此，以动力回收机构5为边 界，蒸发器6侧由于主压縮机构3的作用，成为与散热器4相比为低的压 力。因此，在独立的第一工作室23经由喷出口29与喷出路径30连通， 成为喷出工作室23b的瞬间，喷出工作室23b内的低温高压的制冷剂向低 压侧被吸引。从而，第一工作室23内的制冷剂膨胀。还有，喷出工作室 23b内的压力变得与制冷剂回路9的低压侧的压力相等。通过该制冷剂的 喷出行程，施加于第一活塞21的旋转转矩也成为动力回收轴12的旋转驱 动力的一部分。即，动力回收轴12由于向吸入工作室23a的高压的制冷 剂的流入、和喷出行程中的制冷剂的吸引而旋转。还有，该动力回收轴12 的旋转转矩如后所述，作为副压縮机构2的动力来利用。
进而，伴随第一活塞21的旋转角(6 )变大，喷出工作室23b内的 制冷剂依次向制冷剂回路9的低压侧喷出。还有，如图5 (Sl)所示，在 第一活塞21再次位于上方死点时(8 =720° )，喷出工作室23b消失。同 步于该喷出行程，再次形成吸入工作室23a，进行接下来的吸入行程。如 上所述，从吸入行程开始到喷出行程结束为止的一系列的行程在第一活塞 21旋转720°的情况下结束。
一副压缩机构2的结构一
副压縮机构2利用动力回收轴12来与动力回收机构5连结。换而言 之，动力回收机构5的动力回收轴12同时作为副压縮机构2的轴。进而， 换而言之，动力回收机构5的轴和副压縮机构2的轴一体地连结。
副压縮机构2的基本结构与上述动力回收机构5大致相同。具体来说， 副压縮机构2如图1所示，具备第一闭塞部件15、第三闭塞部件14。 第一闭塞部件15是副压缩机构2和动力回收机构5的通用的结构部件。第一闭塞部件15和第三闭塞部件14相互对置。具体来说，第三闭塞部件 14与第一闭塞部件15的与第二闭塞部件13对置的面的相反侧的面对置。 在第一闭塞部件15和第三闭塞部件14之间配置有第二工作缸42。第二工 作缸42具有大致圆筒形的内部空间。所述第二工作缸42的内部空间被第 一闭塞部件15和第三闭塞部件14闭塞。
动力回收轴12在第二工作缸42内沿第二工作缸42的轴向贯通。动 力回收轴12配置于第二工作缸42的中心轴上。第二活塞41配置于由第 二工作缸42的内周面、第一闭塞部件15、第三闭塞部件14划分形成的大 致圆筒形状的内部空间内。第二活塞41以相对于动力回收轴12的中心轴 偏心的状态嵌入动力回收轴12。具体来说，动力回收轴12具备具有与 动力回收轴12的中心轴不同的中心轴的偏心部12c。在该偏心部12c中嵌 入筒状的第二活塞41。因此，第二活塞41相对于第二工作缸42的中心轴 偏心。从而，第二活塞41伴随动力回收轴12的旋转，进行偏心旋转运动。
还有，安装有第二活塞41的偏心部12c向与安装有第一活塞21的偏 心部12f大致相同的方向偏心。因此，在本实施方式中，第一活塞21相对 于第一工作缸22的中心轴的偏心方向、和第二活塞41相对于第二工作缸 42的中心轴的偏心方向相互大致相同。
利用该第二活塞41、第二工作缸42的内周面、第一闭塞部件15和第 三闭塞部件14，在第二工作缸42内划分形成第二工作室43(也参照图4)。
如图4所示，在第二工作缸42形成有向第二工作室43开口的线条槽 42a。在该线条槽42a中滑动移动自如地插入有板状的第二分隔部件44。 在第二分隔部件44和线条槽42a的底部之间配置有施力机构45。利用该 施力机构45，第二分隔部件44被第二活塞41的外周面按压。由此，第二 工作室43划分为两个空间。具体来说，第二工作室43划分为低压侧的吸 入工作室43a和高压侧的喷出工作室43b。
还有，施力机构45例如可以利用弹簧来构成。具体来说，施力机构 45可以为压縮盘簧。
另外，施力机构45可以为所谓的空气弹簧等。S卩，设定为在第二分 隔部件44向背面空间55的体积縮小的方向滑动时，背面空间55内的压 力比第二工作室43的压力高，由于该背面空间55和第二工作室43之间
15的压差，使向第二活塞41方向的按压力作用于第二分隔部件44也可。具 体来说，例如，将背面空间55作为密闭空间，背面空间55的体积由于第 二分隔部件44而减少时，向第二分隔部件44施加反力也可。另外，第二 分隔部件44最靠向第二活塞41所处时，背面空间55不是密闭空间，但 在第二分隔部件44从第二活塞41远离某种程度时，背面空间55成为密 闭空间也可。当然，利用压縮盘簧或空气弹簧等多种弹簧来构成施力机构 25也可。还有，第二工作室43的压力是指吸入工作室43a的压力和喷出 工作室43b的压力的平均压力。
如图4所示，在吸入工作室43a的与第二分隔部件44邻接的部分中开 口有吸入路径47。如图1所示，该吸入路径47形成于位于第二工作缸42 的上侧的第三闭塞部件14。吸入路径47与吸入管48连通。来自蒸发器6 (参照图2)的制冷剂经由吸入管48及吸入路径47导向吸入工作室43a。
如图4所示，吸入路径47的对吸入工作室43a的开口 (吸入口) 46 形成为从吸入工作室43a的与第二分隔部件44邻接的部分向吸入工作室 43a扩展的方向以圆弧状延伸的大致扇状。吸入口 46仅在第二活塞41位 于上方死点时被第二活塞41完全地闭锁。还有，在除去第二活塞41位于 上方死点的瞬间的整个期间中，吸入口 46的至少一部分向吸入工作室43a 露出。具体来说，在俯视的情况下，位于第二工作缸42的径向外侧的吸 入口 46的外侧端边46a形成为沿着位于上方死点的第二活塞41的外周面 的圆弧状。换而言之，外侧端边46a形成为与第二活塞41的外周面大致 相同的半径的圆弧状。
另一方面，在喷出工作室43b的与第二分隔部件44邻接的部分开口 有喷出路径50。如图l所示，该喷出路径50也与吸入路径47相同地，形 成于第三闭塞部件14。喷出路径50与喷出管51连通。由此，喷出工作室 43b内的制冷剂经由喷出路径50及喷出管51向主压缩机构3侧喷出。向 主压缩机构3侧喷出的制冷剂经由连接管70及吸入管32c供给于主压縮 机构3。
喷出路径50的对喷出工作室43b的开口 (喷出口) 49形成为从喷出 工作室43b的与第二分隔部件44邻接的部分向喷出工作室43b扩展的方 向以圆弧状延伸的大致扇状。喷出口 49仅在第二活塞41位于上方死点时被第二活塞41完全地闭锁。还有，在除去第二活塞41位于上方死点的瞬 间的整个期间中，喷出口 49的至少一部分向喷出工作室43b露出。具体 来说，在俯视的情况下，位于第二工作缸42的径向外侧的喷出口49的外 侧端边49a形成为沿着位于上方死点的第二活塞41的外周面的圆弧状。 换而言之，外侧端边49a形成为与第二活塞41的外周面大致相同的半径 的圆弧状。
还有，在第二活塞41位于上方死点时，如图6 (ST1)所示地是指第 二分隔部件44最大限度地压入线条槽42a时。另外，"第二活塞41位于 上方死点的瞬间"不是严格地限定于第一活塞21位于上方死点的瞬间， 而是可以为包含第二活塞41位于上方死点时的程度的期间。即，若将第 二活塞41位于上方死点时的第二活塞41的旋转角(6 )设为0° ，则例 如，在第二活塞41的旋转角(6 )为0° ±5°以内(或0° ±3°以内) 的期间中，封闭吸入口 46及喷出口 49的两方的结构也包括在制冷剂不从 吸入路径47向喷出路径50泄漏的结构中。
如上所述，通过形成吸入路径47和喷出路径50，如图6(ST1)所示， 仅在第二活塞41位于上方死点的瞬间，完全地封闭吸入口 46和喷出口 49 的两方。S卩，在第二工作室43成为一个的瞬间，完全地封闭吸入口46和 喷出口49的两方。更具体来说，在吸入工作室43a与喷出路径50连通的 瞬间为止，吸入工作室43a与吸入路径47连通。还有，吸入工作室43a 与喷出路径50连通，吸入工作室43a成为喷出工作室43b的瞬间以后， 吸入口 46被第二活塞41封闭。因此，抑制从压力比较高的喷出路径50 向压力比较低的吸入路径47的制冷剂的逆流。从而，实现高效的增压。 其结果，回收的动力的利用效率提高。
还有，从完全地限制从喷出路径50向吸入路径47的制冷剂的逆流的 观点来说，优选在第二活塞41位于上方死点的瞬间，封闭吸入路径47和 喷出路径50的两方。但是，在第二活塞41位于上方死点的瞬间，仅封闭 吸入口 46和喷出口 49的一方的情况下，也只要封闭吸入口 46的时序、 和封闭喷出口 49的时序之差按动力回收轴12的旋转角小于10°左右，就 基本上不发生从喷出路径50向吸入路径47的制冷剂的逆流。S卩，通过将 封闭吸入口 46的时序、和封闭喷出口 49的时序之差按动力回收轴12的旋转角设定为小于10°左右，则能够抑制从喷出路径50向吸入路径47 的制冷剂的逆流。
如上所述，吸入工作室43a始终与吸入路径47连通。另外，喷出工作 室43b始终与喷出路径50连通。换而言之，在副压縮机构2中，基本上 连续地进行吸入制冷剂的行程、和喷出吸入的制冷剂的行程。副压縮机构 2不具有固有的容积比，吸入容积和喷出容积之比为1。因此，吸入的制 冷剂在基本上不变化体积的情况下通过副压縮机构2。
一副压缩机构2的动作一
其次，参照图6同时，详细地说明副压縮机构2的动作原理。图6(ST1) 是第二活塞41的旋转角(6 )为0° 、 360° 、 720°时的图。图6 (ST2) 是第二活塞41的旋转角(6 )为90° 、 450°时的图。图6 (ST3)是第 二活塞41的旋转角(6 )为180° 、 540°时的图。图6 (ST4)是第二活 塞41的旋转角(e )为270° 、 630°时的图。还有，旋转角(6 )是将 在图6中逆时针方向作为正向时的角度。
如上所述，动力回收轴12利用由动力回收机构5回收的动力来旋转。 与该动力回收轴12的旋转的同时，第二活塞41也旋转，驱动副压缩机构 2。
如图6 (ST1)所示，在第二活塞41位于上方死点时(6=0° )，吸 入口46及喷出口49均被第二活塞41封闭。因此，第二工作室43不与吸 入路径47及喷出路径50 (参照图4)的任一个连通，第二工作室43处于 独立的状态。
通过第二活塞41从该状态旋转，形成经由吸入口 46与吸入路径47 连通的吸入工作室43a。在第二活塞41的旋转角(6 )成为360°为止， 随着旋转角(6 )的增大，吸入工作室43a扩大。在旋转角(e )达到360 °时，制冷剂的吸入行程结束。
在旋转角(e)达到360°为止，吸入工作室43a始终与吸入路径47 连通。在旋转角(e )达到36(T时，吸入路径47被第二活塞41闭锁。 另外，在旋转角(e)为360°时，也封闭喷出路径50。 g卩，第二工作室 43从吸入路径47和喷出路径50的两方隔离而独立。还有，若旋转角(6 ) 超过360°而旋转，则第二工作室43经由喷出口49与喷出路径50连通，成为喷出工作室43b。还有，若第二活塞41的旋转角(6 )从360°进而 变大，则喷出工作室43b的容量减小。与此同时，从喷出工作室43b向主 压縮机构3侧喷出制冷剂。还有，如图6 (ST1)所示，在第二活塞41再 次位于上方死点时(9=720° )，喷出工作室43b消失。在整个该喷出行 程中，喷出工作室43b始终与喷出路径50连通。还有，同步于该喷出行 程，再次形成吸入工作室43a，进行接下来的吸入行程。如上所述，从吸 入行程开始到喷出行程结束为止的一系列的行程在第二活塞41旋转720 °的情况下结束。
如上所述，第二工作室43的容量基本上不变。而且，吸入工作室43a 始终与吸入路径47连通。喷出工作室43b始终与喷出路径50连通。因此， 在副压縮机构2的第二工作室43内，制冷剂不压缩也不膨胀。动力回收 轴12利用动力回收机构5来旋转，以相当于驱动副压缩机构2的量，第 二工作室43的下游侧比第二工作室43的上游侧变得高压。换而言之，通 过利用由动力回收机构5回收的动力来驱动的副压缩机构2，靠喷出口 49 的主压縮机构3侧的压力比靠吸入口 46的蒸发器6侧的压力变高。艮口， 利用副压缩机构2升压。
还有，在本实施方式中，上述动力回收机构5的第一活塞21位于上 方死点的时序、和副压縮机构2的第二活塞41位于上方死点的时序相互 大致相同。
《冷冻循环》
其次，参照图7的同时，说明冷冻循环装置1中的冷冻循环。图7中 所示的点F为临界点。F—L为饱和液线。F—G为饱和气体线。Lp为通过 临界点F的等压线。RT为通过临界点F的等温线。在图7所示的莫里尔图 上，饱和气体线F—G的右侧且等压线Lp的下方的区域为气相。饱和液线 F—L的左侧且等温线RT的下侧的区域为液相。等压线Lp的上侧且等温线 RT的上侧的区域为超临界相。饱和液线F—L的右侧且饱和气体线F—G 的左侧的区域为气液二相。还有，图7中，hA、 hB、 hc、 hD、 hE分别表示 A、 B、 C、 D、 E的各点中的制冷剂的焓。
图7中的ABCDE的封闭环表示图2所示的动力回收型的冷冻循环装 置1的冷冻循环。ABCDE的封闭环中的A—B表示基于副压縮机构的制
19冷剂的状态变化。B—C表示主压縮机构3中的制冷剂的状态变化。C一D 表示散热器4中的制冷剂的状态变化。D—E表示动力回收机构5中的制 冷剂的状态变化。E — A表示蒸发器6中的制冷剂的状态变化。
在主压縮机构3中，制冷剂从低压的气相(点B)向高压的超临界相 (点C)压縮。在主压縮机构3中压缩的制冷剂从在散热器4中的超临界 相(点C)冷却至液相(点D)。
然后，制冷剂在动力回收机构5中，经过饱和液(点S)，从低温高压 的液相(点D)膨胀(压力下降)至气液二相(点E)。在该压力降低(膨 胀)的行程中，从点D到点S为止，由于制冷剂为非压缩性的液相，因此， 制冷剂的比容不那么变化。另一面，从点S到点E之间为伴随从液相向气 穴的相变化引起的急剧的比容的变化的压力降低即伴随膨胀的压力降低。
来自动力回收机构5的制冷剂在蒸发器6中被加热，伴随蒸发的同时， 从气液二相(点E)向气相(点A)变化。利用蒸发器6加热的制冷剂在 副压縮机构2中升压，向气相(点B)变化。
<作用及效果>
如以上的说明，在本实施方式中，在密闭容器11内设置且积存向主 压缩机构3供给的冷冻机油的油积存部16内配置有动力回收单元7。通过 这样设置，能够将向主压缩机构3和动力回收单元7供给冷冻机油的油积 存部集中为一个。
例如，与主压縮机构3用的油积存部独立地，设置了动力回收单元7 用油积存部的情况下，从一方的油积存部向制冷剂回路9流出的冷冻机油 向另一方的油积存部返回，在一方的油积存部积存的冷冻机油的量可能减 少。若那样，则可能不能充分地进行主压縮机构3或动力回收单元7的润 滑或密封。
相对于此，如本实施方式，通用化主压縮机构3及动力回收单元7的 油积存部的情况下，即使冷冻机油从油积存部16向制冷剂回路9流出， 流出的冷冻机油也迂回制冷剂回路9而再次返回油积存部16。从而，能够 抑制在油积存部16积存的冷冻机油的量减少的情况。其结果，能够向主 压缩机构3及动力回收单元7稳定地供给冷冻机油。从而，通过主压縮机 构3或动力回收单元7的滑 部的靠性的提高。另外，能够以高的可靠性密封主压縮机构3或动力回收单元 7的泄漏间隙，因此，能够提高冷冻循环装置1的运行效率。
另外，在本实施方式中，来自主压縮机构3的制冷剂向密闭容器11 内喷出，在密闭容器11内，从制冷剂分离冷冻机油。分离的冷冻机油再
次返回油积存部16。这样，混入制冷剂的冷冻机油在密闭容器11内从制 冷剂分离，返回油积存部16，因此，更有效地抑制在油积存部16积存的 冷冻机油的减少。其结果，能够将冷冻机油向主压縮机构3及动力回收单 元7更稳定地供给。
另外，通过形成为将利用主压縮机构3压縮的制冷剂向密闭容器11 内临时喷出的结构，能够将密闭容器11内的压力设为比较高。由此，容 易经由在主压縮机用轴38内形成的未图示的油供给孔，向主压缩机构3 供给冷冻机油。另外，还促进向动力回收单元7的冷冻机油的浸透。其结 果，能够向主压縮机构3及动力回收单元7更可靠地供给冷冻机油。由此， 进一步提高冷冻循环装置1的可靠性，并且，冷冻循环装置1的运行效率 进一步提高。
另外，通过通用化主压縮机构3及动力回收单元7的油积存部，在不 同于主压縮机构3用油积存部而设置了动力回收单元7用油积存部的情况 下，不需要使在各油积存部积存的冷冻机油的量均衡的均油管等特别的机 构。从而，冷冻循环装置1的结构变得简单，并且能够降低制造成本。
进而，通过在油积存部16内配置动力回收单元7，不需要动力回收单 元7用的另行的密闭容器。从而，能够实现冷冻循环装置1的紧凑化及低 成本化。另外，通过在动力回收机构5和副压縮机构2通用使用第一闭塞 部件15，实现流体机械IOA甚至冷冻循环装置1的进一步的紧凑化。
另外，如本实施方式一样，在将动力回收单元7配置于油积存部16 内的情况下，仅变更密闭容器11的主体壳lla及底壳llc的一方或两方即 可，不需要变更主压縮机构3的设计。换而言之，主压縮机构3可以与动 力回收单元7无关地自由地设计。从而，能够实现高的自由度。另外，可 以仅变更密闭容器11的形状，将其他的设计不那么变更的情况下采用本 实施方式的结构，因此，能够削减设计成本。另外，比较容易地通用化其 他冷冻循环装置和部件。其结果，能够实现冷冻循环装置1的进一步的低
21成本化。
另外，在本实施方式中，主压縮机构3的主压縮机用轴38和动力回 收单元7的动力回收轴12为不同体。因此，主压縮机构3及动力回收单 元7的设计自由度变得更高。其结果，实现进一步的低成本化。
另外，根据该结构可知，不需要将主压縮机用轴38和动力回收轴12 配置为主压縮机用轴38的轴线和动力回收轴12的轴线位于直线上(例如， 也参照图9)。从而，主压縮机构3和动力回收单元7的配置的自由度也提 高。其结果，流体机械10A的设计自由度提高。另外，根据情况，还可以 实现进一步的紧凑化。
从进一步提高设计自由度的观点来说，优选不像本实施方式一样，直 接固定主压缩机构3及电动机8、动力回收单元7，而将动力回收单元7 固定于密闭容器ll。通过那样设置，更容易地将动力回收单元7或主压缩 机构3和电动机8的单元与其他冷冻循环装置1通用化。从而，能够进一 步实现开发成本的降低、制造成本的降低。
另外，在本实施方式中，动力回收单元7相对于主体壳lla被固定， 因此，上壳llb及底壳llc的设计自由度非常高。主体壳lla为筒状，因 此，比较容易提高高度。从而，通过将动力回收单元7固定于主体壳lla， 能够实现特别高的设计自由度。
另外，通过将动力回收单元7固定于主体壳lla，并且，主压縮机构3 也固定于主体壳lla，能够减小吸入管32c和喷出管51之间的距离的误差。 因此，能够使连接管70的安装变得容易。其结果，实现冷冻循环装置1 的进一步的低成本化。
另外，通过使用在密闭容器11外配置的连接管70，无论主压缩机构 3或动力回收单元7的结构，均能够容易地连接吸入管32c和喷出管51。 另外，根据该结构可知，基本上不需要密闭容器ll内的结构的设计变更， 因此，将主压縮机构3或动力回收单元7容易地与其他冷冻循环装置1通 用化。
还有，在本实施方式中，利用动力回收机构5回收动力。由动力回收 机构5回收的动力作为副压缩机构2的动力来利用。因此，实现高的能量 效率。具体来说，使用图7说明如下，在动力回收机构5中，从制冷剂将与相当于(hD — hE)的焓差相当的能量作为动力回收。大致情况是，利用 副压縮机构2，向制冷剂赋予相当于在该回收的焓(hD"~hE)上乘上动力
回收机构5的效率nexp和副压縮机构2的效率iipump得到的焓nexp ripump
(hD—hE)的能量。其结果，制冷剂从图7所示的点A升压至点B。
例如，在未配置有副压缩机构2的冷冻循环装置中，主压縮机构3从 蒸发器6的出口侧的点A到散热器4的入口侧的点C为止，冷却制冷剂。 相对于此，设置有与动力回收机构5连接的副压縮机构2的本实施方式的 冷冻循环装置1中，从副压縮机构2喷出，由此制冷剂从点A升压至点B。 因此，主压縮机构3将制冷剂从点B压縮至点C即可。从而，能够将主压 縮机构3的工作量减小相当于(hB-hA)的能量份程度。其结果，能够提 高冷冻循环装置1的COP (coefficient of performance )。
还有，在作为制冷剂，使用了二氧化碳的情况下，散热器4中的压力、 和蒸发器6中的压力之差变得比较大。因此，在将二氧化碳作为制冷剂使 用的情况下，如本实施方式，在散热器4和蒸发器6之间配置动力回收机 构5，由此能够进行比较大的能量回收，能够实现更高的能量效率。
还有，例如，还考虑不配置副压縮机构2，将动力回收机构5的动力 回收轴12与主压縮机构3连接，由此回收动力。然而，主压縮机构3与 动力回收机构5相比为非常高温。因此，若连接主压缩机构3和动力回收 机构5，则在主压縮机构3和动力回收机构5之间容易进行热交换。具体 来说，主压縮机构3的温度降低。其结果，冷冻循环装置l的COP降低。 另一方面，在副压缩机构2的情况下，不像主压縮机构3—样那么高温。 因此，连接了副压缩机构2和动力回收机构5的情况下，不像连接了动力 回收机构5和主压缩机构3的情况一样那么进行热交换。从而，如本实施 方式，另行设置副压缩机构2和主压缩机构3，连接副压縮机构2和动力 回收机构5，由此能够抑制冷冻循环装置l的COP的降低。换而言之，能 够提高冷冻循环装置1的能量效率。
另外，在本实施方式中，副压縮机构2靠向比较高温的主压縮机构3 而配置，比较低温的动力回收机构5配置于比副压縮机构2远离主压縮机 构3的位置。从而，有效地抑制主压縮机构3和动力回收机构5之间的热 交换。另外，在本实施方式中，动力回收单元7中副压缩机构2固定于密闭
容器ll。具体来说，在第三闭塞部件14中固定于密闭容器11。因此，来 自密闭容器11的热量不直接向动力回收机构5传递，经由副压縮机构2 传递。从而，副压縮机构2成为热阻，有效地抑制向动力回收机构5的经 由密闭容器ll的热传导。
还有，与动力回收机构5不同，副压縮机构2的温度略微上升，也没 有问题。若发生从主压縮机构3向副压縮机构2的热量移动，则在主压縮 机构3中向制冷剂赋予的能量相应地降低，但从副压縮机构2喷出的制冷 剂的温度上升了向副压縮机构2移动的热量份程度。换而言之，在主压缩 机构3向制冷剂赋予的能量减少，但在副压缩机构2中向制冷剂赋予的能 量增大，向主压縮机构3供给更高温的制冷剂。g卩，即使从主压縮机构3 向副压縮机构2发生了热量移动，主压縮机构3向制冷剂赋予的能量的减 少量也被副压縮机构2向制冷剂赋予的能量的增加量基本上抵消，因此， 冷冻循环装置1的COP基本不降低。
另外，在主压縮机构3和副压縮机构2之间配置有电动机8。因此， 动力回收机构5从主压缩机构3进一步远离。从而，更有效地抑制主压縮 机构3和动力回收机构5之间的热交换。
另外，在本实施方式中，油泵72配置于主压缩机用轴38的下端部。 通过这样构成，能够使比较高温的主压縮机构3从油积存部16远离。其 结果，能够防止油积存部16的温度上升。从而，能够抑制在油积存部16 内配置的动力回收机构5的温度上升。从而，能够进一步提高冷冻循环装 置1的COP。
还有，在本实施方式中，说明了副压缩机构2及动力回收机构5分别 为流体压力马达的例子，但副压縮机构2及动力回收机构5分别进行了使 吸入的制冷剂压縮或膨胀的行程后喷出制冷剂也可。即，副压缩机构2及 动力回收机构5分别具有固有的容积比也可。但是，流体压力马达与进行 上述压縮行程的压縮机构或进行膨胀行程的膨胀机构相比，具有简单的结 构。从而，通过将副压縮机构2及动力回收机构5形成为流体压力马达， 能够使流体机械10A的结构更简单并且小型化。其结果，能够更简单化、 小型化及低成本化冷冻循环装置1。从简单化、小型化及低成本化的观点来说，副压缩机构2及动力回收机构5分别更优选回转型流体压力马达。
这样，通过小型化动力回收单元7，还能够减小油积存部16的容量。 由此，还能够减小在油积存部16积存的冷冻机油的量。其结果，能够使 油积存部16的油面的高度更稳定。从而，能够向主压缩机构3及动力回 收单元7更可靠地供给冷冻机油。
另外，通过利用流体压力马达分别构成副压縮机构2及动力回收机构 5，能够将基于动力回收机构5的回收转矩的波形及副压縮机构2的负荷 转矩的波形的两方形成为以动力回收轴12的旋转角360°为一周期的大 致正弦波状。其结果，使动力回收轴12不减速，顺畅地旋转。从而，能 够提高能量的回收效率。另外，能够抑制冷冻循环装置l中的振动及噪音 的产生。
具体来说，通过使动力回收机构5的第一活塞21位于上方死点的时 序、和副压縮机构2的第二活塞41位于上方死点的时序同步，能够使负 荷转矩的波形、和回收转矩的波形相互吻合。换而言之，在动力回收轴12 的任意旋转角下，负荷转矩和回收转矩的比率基本上均恒定。从而，能够 抑制轴的转速不均。其结果，能够进一步提高冷冻循环装置1的能量效率。 另外，能够抑制轴的转速不均，因此，还能够抑制冷冻循环装置1的振动 及噪音。
更具体来说，在本实施方式中，使相对于动力回收轴12配置第一分 隔部件24的方向、和相对于动力回收轴12配置第二分隔部件44的方向 相互大致相同，并且，使第一活塞21的相对于第一工作缸22的中心轴的 偏心方向、和第二活塞41的相对于第二工作缸42的中心轴的偏心方向也 相互大致相同，由此使动力回收机构5的第一活塞21位于上方死点的时 序、和副压縮机构2的第二活塞41位于上方死点的时序同步。通过这样， 流体机械10的制造变得容易。
另外，通过使第一活塞21的相对于第一工作缸22的中心轴的偏心方 向、和第二活塞41的相对于第二工作缸42的中心轴的偏心方向也相互大 致相同，能够减小动力回收轴12、轴支承该动力回收轴12的第二闭塞部 件13及第三闭塞部件14之间的摩擦力。
具体来说，从比较高压的吸入工作室23a朝向比较低压的喷出工作室
2523b的方向的压差力作用于动力回收机构5的动力回收轴12。同样，从比 较高压的喷出工作室43b朝向比较低压的吸入工作室43a的压差力作用于 副压縮机构2的第二活塞41。这些压差力经由偏心部12b、 12c按压动力 回收轴12，作用于轴支承动力回收轴12的第二闭塞部件13及第三闭塞部 件14的轴承部。其结果，对动力回收轴12产生旋转阻力，导致促进动力 回收轴12的磨损、轴承部的磨损。针对此，在本实施方式中，在第一活 塞21和第二活塞41中，使压差力的朝向成为相互相反的方向。因此，在 第一活塞21和第二活塞41之间抵消压差力。其结果，能够减小动力回收 轴12、第二闭塞部件13及第三闭塞部件14之间的摩擦力。从而，能够减 小使动力回收轴12旋转所需的动力，能够提高能量回收。另外，还能够 抑制动力回收轴12、第二闭塞部件13及第三闭塞部件14的磨损。 《变形例1》
在上述实施方式中，说明了动力回收单元7相对于主体壳lla固定的 例子。但是，本发明不限定于该结构。例如，如图8所示，将底壳llc形 成为比较深的深度的碗状，将动力回收单元7安装于底壳llc也可。通过 这样设置，可以将主压缩机构3和电动机8组装于主体壳lla，另一方面， 将动力回收单元7组装于底壳llc后，将底壳llc安装于主体壳lla，由 此组装流体机械10B。 g卩，也可以在不同生产线组装动力回收单元7和主 压縮机构3及电动机8而库存。
另外，在本变形例l的结构中，固定有主压縮机构3及电动机8的主 体壳lla及上壳llb可以与其他结构的冷冻循环装置通用地使用。能够减 小固定有主压縮机构3及电动机8的主体壳lla及上壳lib的制造成本。 另外，能够实现设计成本的降低。进而，还能够削减对本冷冻循环装置1 专用的部件的在库。 《变形例2》
在上述实施方式及变形例1中，说明了将动力回收单元7固定于密闭 容器11的例子。但本发明不限定于该结构。将动力回收单元7固定于密 闭容器11以外的部件也可。例如，如图9所示的流体机械IOC—样，经 由固定部件80固定于副轴承部件71也可。另外，将动力回收单元7固定 于主压縮机构3也可。通过那样设置，不需要动力回收单元7和密闭容器ll的焊接工序等，能够容易且廉价地固定动力回收单元7。
还有，在本变形例2中，如图9所示，独立地设置有主压縮机构3的 主压縮机用轴38和动力回收单元7的动力回收轴12。因此，可以将主压 縮机用轴38和动力回收轴12配置为主压縮机用轴38的轴线和动力回收 轴12的轴线不位于直线上。由此，提高主压縮机构3和动力回收单元7 的配置的自由度及流体机械10C的设计自由度。 《变形例3》
在上述实施方式及变形例1、 2中，说明了使用作为油供给部的油泵 72，对主压縮机构3供给冷冻机油的例子。但本发明不限定于该结构。例 如，如图IO所示的流体机械10d，不设置油泵72，将主压缩机构81比电 动机8靠向油积存部16而配置，将主压缩机构81直接浸渍于油积存部16， 由此向主压縮机构81供给冷冻机油也可。还有，将主压縮机构81直接浸 渍于油积存部16的情况下，优选将主压縮机构81形成为回转型压縮机构。 《其他变形例》
从流体机械10A 10D的紧凑化的观点来说，将吸入路径27、喷出路 径30、吸入路径47及喷出路径50全部形成于第一闭塞部件15也可。
在制冷剂回路9中填充有在高压侧不成为超临界压力的制冷剂也可。 具体来说，在制冷剂回路9中例如填充有氟利昂系制冷剂也可。
说明了制冷剂回路9利用主压縮机构3、散热器4、动力回收机构5、 蒸发器6、副压縮机构2构成的例子，但制冷剂回路9进而具有上述结构 要件以外的结构要件也可。
在上述实施方式及变形例中，说明了动力回收机构5及副压縮机构2 的两方利用流体压力马达构成的例子。但是，本发明不限定于该结构。例 如，利用膨胀机构构成动力回收机构5也可。利用在工作室压縮制冷剂的 压缩机构来构成副压縮机构2也可。 《本说明书中的用语等的定义》
在本说明书中，"冷冻机油"不仅包括矿油，而且还包括合成油。 "流体压力马达"基本上连续地进行吸入制冷剂的吸入行程、和喷出 制冷剂的喷出行程。具体来说，在流体压力马达中，基本上没有同时封闭 制冷剂的吸入路径、和喷出路径的期间。换而言之，流体压力马达基本上在整个期间开放制冷剂的吸入路径和喷出路径中的至少一方。在此，"基 本上没有同时封闭吸入路径和喷出路径的期间"是包括在不发生转矩变动 的程度下，瞬间地同时封闭吸入路径和喷出路径的情况的概念。
另一方面，"膨胀机构"进行吸入制冷剂的吸入行程、使吸入的制冷 剂膨胀的膨胀行程、和喷出膨胀的制冷剂的喷出行程。即，"膨胀机构" 在吸入行程结束后，临时使工作室独立，在所述独立的工作室中使制冷剂 膨胀后，从工作室喷出制冷剂。
"压縮机构"进行吸入制冷剂的吸入行程、使吸入的制冷剂压縮的压 縮行程、和喷出压縮的制冷剂的喷出行程。即，"压縮机构"在吸入行程 结束后，临时使工作室独立，在所述独立的工作室使制冷剂压缩后，从工 作室喷出制冷剂。
产业上的可利用性
具备本发明的流体机械的冷冻循环装置可以适用于供热水机、空调装 置、供暖装置等。
权利要求
1.一种流体机械，其中，其具有密闭容器，其在底部形成有油积存部；主压缩机构，其配置于所述密闭容器内，被供给在所述油积存部中积存的油，并且压缩工作流体；旋转电动机，其在所述密闭容器内配置于所述油积存部的上方；主压缩机用轴，其连结所述主压缩机构和所述旋转电动机，以利用所述旋转电动机驱动所述主压缩机构；动力回收机构，其配置于所述油积存部内，进行吸入所述工作流体的吸入行程和喷出所述吸入的工作流体的喷出行程，由此从所述工作流体回收动力；副压缩机构，其配置于所述油积存部内，利用所述动力回收机构来驱动，压缩所述工作流体并将其向所述主压缩机构侧喷出；动力回收轴，其连结所述动力回收机构和副压缩机构，以利用由所述动力回收机构回收的动力驱动所述副压缩机构。
2. 根据权利要求1所述的流体机械，其中， 所述动力回收机构配置于所述副压缩机构的下方。
3. 根据权利要求1所述的流体机械，其中，还具有油供给部，其配置于所述主压縮机用轴的下端部，向所述主压 縮机构供给所述油。
4. 根据权利要求1所述的流体机械，其中， 所述主压縮机构将所述压縮的工作流体向所述密闭容器内喷出。
5. 根据权利要求1所述的流体机械，其中， 所述旋转电动机配置于比所述主压縮机构低的位置。
6. 根据权利要求1所述的流体机械，其中，所述副压縮机构进行吸入所述工作流体的吸入行程和喷出所述吸入 的工作流体的喷出行程，由此压縮所述工作流体，所述动力回收机构及所述副压縮机构中的至少一方是基本连续进行 所述吸入行程和所述喷出行程的流体压力马达。
7. 根据权利要求1所述的流体机械，其中，所述主压縮机构的类型及所述动力回收机构的类型的至少一方为回 转型。
8. 根据权利要求1所述的流体机械，其中，还具有连接管，其连接所述副压縮机构的喷出侧和所述主压縮机构的 吸入侧，所述连接管的至少一部分配置在所述密闭容器外。
9. 根据权利要求1所述的流体机械，其中， 所述动力回收机构和所述副压縮机构构成动力回收单元， 所述动力回收单元相对于所述密闭容器被固定。
10. 根据权利要求9所述的流体机械，其中，所述密闭容器具有 筒状的主体壳；堵塞所述主体壳的上部开口的上壳； 堵塞所述主体壳的下部开口的底壳， 所述动力回收单元相对于所述主体壳或底壳被固定。
11. 根据权利要求9所述的流体机械，其中，所述动力回收单元中所述副压縮机构相对于所述密闭容器被固定。
12. 根据权利要求1所述的流体机械，其中， 所述动力回收机构和所述副压縮机构构成动力回收单元， 所述动力回收单元固定于与所述密闭容器不同的部件。
13. —种冷冻循环装置，其中，其具有-权利要求1所述的流体机械。
14. 根据权利要求13所述的冷冻循环装置，其中， 所述工作流体为二氧化碳。
全文摘要
流体机械(10)具备在底部形成积存油的油积存部(16)的密闭容器(11)。在密闭容器(11)内配置有被供给在油积存部(16)积存的油，并且压缩工作流体的主压缩机构3；在密闭容器11内，配置于油积存部(16)的上方的电动机8；连结主压缩机构(3)和电动机(8)的主压缩机用轴(38)；通过进行吸入工作流体的吸入行程和喷出吸入的工作流体的喷出行程，从工作流体回收动力的动力回收机构(5)；利用动力回收机构(5)驱动，压缩工作流体，向主压缩机构(3)侧喷出的副压缩机构(2)；连结动力回收机构(5)和副压缩机构(2)的动力回收轴(12)。
文档编号F04C23/00GK101680300SQ20088001593
公开日2010年3月24日 申请日期2008年2月25日 优先权日2007年5月16日
发明者和田贤宣, 大八木信吾, 尾形雄司, 松井大, 长谷川宽 申请人:松下电器产业株式会社