JP4715615B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置における圧縮機や膨張機への潤滑油の供給に関するものである。

従来より、冷媒回路で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られており、空調機等の用途に広く利用されている。例えば特許文献１には、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を膨張させる動力回収用の膨張機とを備えた冷凍装置が開示されている。具体的に、特許文献１の図１に記載された冷凍装置では、膨張機が圧縮機と１本の軸で連結され、膨張機で得られた動力が圧縮機の駆動に利用される。また、特許文献１の図６に記載された冷凍装置では、圧縮機には電動機が、膨張機には発電機がそれぞれ連結されている。この冷凍装置は、圧縮機が電動機により駆動されて冷媒を圧縮する一方、発電機が膨張機より駆動されて発電を行っている。

膨張機と圧縮機を１本の軸で連結した流体機械は、例えば特許文献２に開示されている。この特許文献に開示された流体機械では、圧縮機としての圧縮機構と、膨張機としての膨張機構と、両者を連結する軸とが１つのケーシング内に収容されている。また、この流体機械では、軸の内部に給油通路が形成されており、ケーシングの底部に溜まった潤滑油が給油通路を通じて圧縮機構や膨張機構へ供給される。

また、特許文献３には、いわゆる密閉型圧縮機が開示されている。この密閉型圧縮機では、圧縮機構と電動機が１つのケーシング内に収容されている。また、この密閉型圧縮機では、圧縮機構の駆動軸に給油通路が形成されており、ケーシングの底部に溜まった潤滑油が給油通路を通じて圧縮機構へ供給される。特許文献１の図６に記載された冷凍装置では、この種の密閉型圧縮機を用いることも可能である。
特開２０００−２４１０３３号公報 特開２００５−２９９６３２号公報 特開２００５−００２８３２号公報

上述したように、冷媒回路に設けられる圧縮機としては、圧縮機構をケーシング内に収容してケーシング内に貯留された潤滑油を圧縮機構へ供給する構造のものが知られている。また、膨張機についても、膨張機構をケーシング内に収容してケーシング内に貯留された潤滑油を膨張機構へ供給する構造とすることが考えられる。

そして、特許文献１の図６に記載されているような冷凍装置では、それぞれが個別にケーシングを備える圧縮機と膨張機を冷媒回路に設け、圧縮機ではそのケーシング内の潤滑油を利用して圧縮機構を潤滑し、膨張機ではそのケーシング内の潤滑油を利用して膨張機構を潤滑することが考えられる。ところが、このような構成の冷凍装置では、圧縮機と膨張機の一方に潤滑油が偏ってしまって焼き付き等のトラブルを招くおそれがある。

この問題点について説明する。圧縮機の運転中には、圧縮機構へ供給された潤滑油の一部が冷媒と共に圧縮機から吐出される。また、膨張機の運転中には、膨張機構へ供給された潤滑油の一部が冷媒と共に膨張機から流出してゆく。つまり、圧縮機と膨張機の両方を備える冷凍装置の冷媒回路では、圧縮機のケーシングから流出した潤滑油と、膨張機のケーシングから流出した潤滑油とが冷媒と共に循環する。そして、圧縮機からの流出量に見合った分の潤滑油を圧縮機のケーシングへ送り返し、膨張機からの流出量に見合った分の潤滑油を膨張機のケーシングへ送り返すことができれば、圧縮機と膨張機の両方においてケーシング内の潤滑油の量が確保される。

しかしながら、冷媒回路内を循環する潤滑油のうち圧縮機へ戻るものと膨張機へ戻るものの割合を正確に設定するのは、極めて困難である。つまり、圧縮機からの流出量に見合った分の潤滑油を圧縮機へ戻し、膨張機からの流出量に見合った分の潤滑油を膨張機へ戻すのは、実際問題として不可能である。このため、冷凍装置を運転している間に圧縮機と膨張機の一方に潤滑油が偏在してしまい、両者のうちケーシング内の潤滑油の量が少なくなった方で潤滑不良による焼き付き等のトラブルを招くおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、それぞれ個別のケーシングを備える圧縮機と膨張機が冷媒回路に設けられている冷凍装置において、その信頼性を確保することにある。

第１の発明は、圧縮機（20）と膨張機（30）とが接続された冷媒回路（11）を備え、該冷媒回路（11）で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置を対象とする。そして、上記圧縮機（20）には、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構（21）と、該圧縮機構（21）を収容する圧縮機ケーシング（24）と、該圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から上記圧縮機構（21）へ潤滑油を供給する給油機構（22）とが設けられ、上記膨張機（30）には、流入した冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機構（31）と、該膨張機構（31）を収容する膨張機ケーシング（34）と、該膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から上記膨張機構（31）へ潤滑油を供給する給油機構（32）とが設けられ、上記圧縮機ケーシング（24）と上記膨張機ケーシング（34）は、その一方の内圧が冷凍サイクルの高圧となって他方の内圧が冷凍サイクルの低圧となる一方、上記圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）と上記膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）の間で潤滑油を移動させるために該圧縮機ケーシング（24）と該膨張機ケーシング（34）を接続する油流通路（42）と、上記油流通路（42）における潤滑油の流通状態を調節するための調節手段（50）とを備えるものである。

第１の発明において、冷媒回路（11）では、冷媒が圧縮、凝縮、膨張、蒸発の各過程を順に繰り返しながら循環する。圧縮機（20）の運転中には、給油機構（22）が圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から圧縮機構（21）へ潤滑油を供給し、圧縮機構（21）へ供給された潤滑油の一部が圧縮機構（21）で圧縮された冷媒と共に圧縮機（20）から吐出される。膨張機（30）の運転中には、給油機構（32）が膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から膨張機構（31）へ潤滑油を供給し、膨張機構（31）へ供給された潤滑油の一部が膨張機構（31）で膨張した冷媒と共に膨張機（30）から送出される。圧縮機（20）や膨張機（30）から流出した潤滑油は、冷媒回路（11）内を冷媒と共に循環し、圧縮機（20）あるいは膨張機（30）へ戻ってくる。

この第１の発明において、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）と膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）は、油流通路（42）を介して互いに連通している。圧縮機ケーシング（24）の内部空間と膨張機ケーシング（34）の内部空間との間には、圧力差がある。このため、潤滑油は、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）と膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）の一方から他方へ向かって油流通路（42）を流れる。油流通路（42）を流れる潤滑油の流通状態は、調節手段（50）によって調節される。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記調節手段（50）は、上記圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）又は上記膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）における油面の位置を検出する油面検出器（51）と、上記油流通路（42）に設けられると共に上記油面検出器（51）の出力信号に基づいて開度が制御される制御弁（52）とを備えるものである。

第２の発明において、調節手段（50）は、油面検出器（51）と制御弁（52）とを備えている。圧縮機ケーシング（24）における潤滑油の貯留量は、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）における油面の高さに相関する。また、膨張機ケーシング（34）における潤滑油の貯留量は、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）における油面の高さに相関する。そして、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）と膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）の何れか一方における油面の位置に関する情報が得られれば、その情報に基づいて圧縮機（20）と膨張機（30）において潤滑油の過不足が生じているかどうかを判断できる。そこで、この発明では、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）と膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）の何れか一方における油面の位置を油面検出器（51）によって検出し、油面検出器（51）の出力信号に応じて制御弁（52）の開度を制御することで油流通路（42）における潤滑油の流量を制御している。

第３の発明は、上記第１の発明において、上記圧縮機構（21）は、上記圧縮機ケーシング（24）の外部から直接吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する一方、上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吸入側に接続する配管と上記膨張機ケーシング（34）の内部空間とを連通させる低圧側連通路（80）が設けられるものである。

第４の発明は、上記第１の発明において、上記圧縮機構（21）は、上記圧縮機ケーシング（24）の外部から直接吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する一方、上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吸入側へ向かう低圧冷媒の一部又は全部を上記膨張機ケーシング（34）の内部空間へ導入するための低圧側導入通路（81）と、上記膨張機ケーシング（34）の内部空間から低圧冷媒を導出して上記圧縮機（20）へ供給するための低圧側導出通路（82）とが設けられるものである。

第３及び第４の発明では、圧縮機（20）へ流れてきた冷媒を圧縮機構（21）が直接吸い込む。圧縮機構（21）は、吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。つまり、圧縮機構（21）で圧縮された冷媒は、圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ一旦吐出され、その後に圧縮機ケーシング（24）の外部へ送り出される。圧縮機ケーシング（24）の内圧は、圧縮機構（21）から吐出された冷媒の圧力（即ち、冷凍サイクルの高圧）とほぼ等しくなる。

第３の発明において、膨張機ケーシング（34）の内部空間は、低圧側連通路（80）を介して圧縮機（20）の吸入側に接続する配管と連通している。また、第４の発明において、圧縮機（20）の吸入側へ向かう低圧冷媒は、低圧側導入通路（81）を通って膨張機ケーシング（34）の内部空間へ流入し、その後に低圧側導出通路（82）を通って圧縮機（20）へ吸入される。従って、これらの発明において、膨張機ケーシング（34）の内圧は、圧縮機（20）へ吸入される冷媒の圧力（即ち、冷凍サイクルの低圧）とほぼ等しくなる。

このように、第３及び第４の発明では、圧縮機ケーシング（24）の内圧が膨張機ケーシング（34）の内圧よりも高くなる。このため、油流通路（42）では、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ向かって潤滑油が流れる。

第５の発明は、上記第４の発明において、上記膨張機ケーシング（34）内には、上記膨張機構（31）によって駆動される発電機（33）が、該膨張機ケーシング（34）の内部空間を仕切るように収容される一方、上記膨張機ケーシング（34）の内部空間では、上記発電機（33）によって仕切られた一方の空間に上記低圧側導入通路（81）が、他方の空間に上記低圧側導出通路（82）がそれぞれ接続しているものである。

第５の発明では、膨張機ケーシング（34）の内部空間に発電機（33）が収容される。膨張機構（31）において冷媒から回収された動力は、発電機（33）を駆動するために利用される。つまり、発電機（33）では、冷媒から回収された動力が電力に変換される。低圧側導入通路（81）を通って膨張機ケーシング（34）内へ流入した低圧冷媒は、例えば発電機（33）自体に形成されている隙間や、発電機（33）と膨張機ケーシング（34）の間の隙間などを通過し、その後に低圧側導出通路（82）へ流れ込んでゆく。低圧冷媒と共に膨張機ケーシング（34）内へ流入した潤滑油は、発電機（33）を通過する間に冷媒と分離され、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へと流れてゆく。

第６の発明は、上記第５の発明において、上記膨張機ケーシング（34）の内部空間は、上記発電機（33）によって上下に仕切られる一方、上記膨張機ケーシング（34）の内部空間では、上記発電機（33）の下側の空間に上記低圧側導入通路（81）が、上記発電機（33）の上側の空間に上記低圧側導出通路（82）がそれぞれ接続しているものである。

第６の発明において、低圧側導入通路（81）から膨張機ケーシング（34）内へ流入した低圧冷媒は、発電機（33）を下から上へ向かって通過する。一方、発電機（33）を通過する際に冷媒から分離された潤滑油は、重力を受けて上から下へ流れ落ちてゆく。

第７の発明は、上記第３又は第４の発明において、上記冷媒回路（11）には、上記膨張機（30）の流出側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（70）と、該油分離器（70）から上記圧縮機ケーシング（24）内へ潤滑油を供給するための返油通路（71）とが設けられるものである。

第７の発明では、冷媒回路（11）内を冷媒と共に流れる潤滑油は、膨張機（30）の下流に配置された油分離器（70）において冷媒と分離される。油分離器（70）で冷媒と分離された潤滑油は、返油通路（71）を通って圧縮機ケーシング（24）の内部へ送られる。圧縮機ケーシング（24）内の潤滑油は、その一部が油流通路（42）を通って膨張機ケーシング（34）内へ供給される。つまり、膨張機（30）や圧縮機（20）から流出して冷媒回路（11）内を流れる潤滑油は、圧縮機ケーシング（24）内へ一旦送り返され、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から膨張機（30）へ分配される。

第８の発明は、上記第３又は第４の発明において、上記冷媒回路（11）には、上記膨張機（30）の流出側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（70）と、該油分離器（70）から上記膨張機ケーシング（34）内へ潤滑油を供給するための返油通路（72）とが設けられるものである。

第８の発明では、冷媒回路（11）内を冷媒と共に流れる潤滑油は、膨張機（30）の下流に配置された油分離器（70）において冷媒と分離される。油分離器（70）で冷媒と分離された潤滑油は、返油通路（72）を通って膨張機ケーシング（34）の内部へ送られる。つまり、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へは、圧縮機ケーシング（24）内に貯留する潤滑油と、油分離器（70）で冷媒から分離された潤滑油との両方が供給される。

第９の発明は、上記第３又は第４の発明において、上記油流通路（42）を流れる潤滑油を上記圧縮機（20）へ吸入される低圧冷媒と熱交換させて冷却する油冷却用熱交換器（90）を備えるものである。

第９の発明では、油冷却用熱交換器（90）において、上記油流通路（42）を流れる潤滑油が圧縮機（20）へ吸入される低圧冷媒と熱交換する。圧縮機ケーシング（24）の内部空間は、圧縮機構（21）から吐出された高温高圧の冷媒で満たされている。このため、圧縮機ケーシング（24）内に貯留された潤滑油は、比較的高温（例えば８０℃程度）となっている。一方、圧縮機（20）へ吸入される低圧冷媒は、比較的低温（例えば５℃程度）となっている。圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から油流通路（42）へ流入した潤滑油は、油冷却用熱交換器（90）を通過する間に低圧冷媒と熱交換することによって冷却され、その後に膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ流れ込む。

第１０の発明は、上記第１の発明において、上記圧縮機構（21）は、上記圧縮機ケーシング（24）内から吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）の外部へ直接吐出する一方、上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吐出側に接続する配管と上記膨張機ケーシング（34）の内部空間とを連通させる高圧側連通路（85）と、上記圧縮機（20）の吐出側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（60）と、該油分離器（60）から上記膨張機ケーシング（34）内へ潤滑油を供給するための返油通路（62）とが設けられるものである。

第１１の発明は、上記第１の発明において、上記圧縮機構（21）は、上記圧縮機ケーシング（24）内から吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）の外部へ直接吐出する一方、上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）から吐出された高圧冷媒の一部又は全部を上記膨張機ケーシング（34）の内部空間へ導入するための高圧側導入通路（86）と、上記膨張機ケーシング（34）の内部空間から高圧冷媒を導出するための高圧側導出通路（87）とが設けられるものである。

第１０及び第１１の発明において、圧縮機（20）へ向けて流れてきた低圧冷媒は、圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ一旦流れ込み、その後に圧縮機構（21）へ吸入される。圧縮機構（21）は、吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）の外部へ直接吐き出す。圧縮機ケーシング（24）の内圧は、圧縮機構（21）が吸入する冷媒の圧力（即ち、冷凍サイクルの低圧）とほぼ等しくなる。

第１０の発明において、膨張機ケーシング（34）の内部空間は、高圧側連通路（85）を介して圧縮機（20）の吐出側に接続する配管と連通している。また、第１１の発明において、圧縮機（20）から吐出された高圧冷媒は、高圧側導入通路（86）を通って膨張機ケーシング（34）の内部空間へ流入し、その後に高圧側導出通路（87）を通って膨張機ケーシング（34）から流出してゆく。従って、これらの発明において、膨張機ケーシング（34）の内圧は、圧縮機（20）から吐出された冷媒の圧力（即ち、冷凍サイクルの高圧）とほぼ等しくなる。

このように、第１０及び第１１の発明では、膨張機ケーシング（34）の内圧が圧縮機ケーシング（24）の内圧よりも高くなる。このため、油流通路（42）では、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ向かって潤滑油が流れる。

第１０の発明において、冷媒回路（11）内を冷媒と共に流れる潤滑油は、圧縮機（20）の下流に配置された油分離器（60）において冷媒と分離される。油分離器（60）で冷媒と分離された潤滑油は、返油通路（62）を通って膨張機ケーシング（34）の内部へ送られる。膨張機ケーシング（34）内の潤滑油は、その一部が油流通路（42）を通って圧縮機ケーシング（24）内へ供給される。つまり、膨張機（30）や圧縮機（20）から流出して冷媒回路（11）内を流れる潤滑油は、膨張機ケーシング（34）内へ一旦送り返され、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から圧縮機（20）へ分配される。

第１２の発明は、上記第１１の発明において、上記膨張機ケーシング（34）内には、上記膨張機構（31）によって駆動される発電機（33）が、該膨張機ケーシング（34）の内部空間を仕切るように収容される一方、上記膨張機ケーシング（34）では、上記発電機（33）によって仕切られた内部空間の一方に上記高圧側導入通路（86）が、他方に上記高圧側導出通路（87）がそれぞれ接続しているものである。

第１２の発明では、膨張機ケーシング（34）の内部空間に発電機（33）が収容される。膨張機構（31）において冷媒から回収された動力は、発電機（33）を駆動するために利用される。つまり、発電機（33）では、冷媒から回収された動力が電力に変換される。高圧側導入通路（86）を通って膨張機ケーシング（34）内へ流入した高圧冷媒は、例えば発電機（33）自体に形成されている隙間や、発電機（33）と膨張機ケーシング（34）の間の隙間などを通過し、その後に高圧側導出通路（87）へ流れ込んでゆく。高圧冷媒と共に膨張機ケーシング（34）内へ流入した潤滑油は、発電機（33）を通過する間に冷媒と分離され、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へと流れてゆく。

第１３の発明は、上記第１２の発明において、上記膨張機ケーシング（34）の内部空間は、上記発電機（33）によって上下に仕切られる一方、上記膨張機ケーシング（34）の内部空間では、上記発電機（33）の下側の空間に上記高圧側導入通路（86）が、上記発電機（33）の上側の空間に上記高圧側導出通路（87）がそれぞれ接続しているものである。

第１３の発明では、高圧側導入通路（86）から膨張機ケーシング（34）内へ流入した高圧冷媒は、発電機（33）を下から上へ向かって通過する。一方、発電機（33）を通過する際に冷媒から分離された潤滑油は、重力を受けて上から下へ流れ落ちてゆく。

第１４の発明は、上記第３，第４又は第１１の発明において、上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吐出側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（60）と、該油分離器（60）から上記圧縮機ケーシング（24）内へ潤滑油を供給するための返油通路（61）とが設けられるものである。

第１５の発明は、上記第３，第４又は第１１の発明において、上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吐出側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（60）と、該油分離器（60）から上記膨張機ケーシング（34）内へ潤滑油を供給するための返油通路（62）とが設けられるものである。

第１４及び第１５の発明において、冷媒回路（11）内を冷媒と共に流れる潤滑油は、圧縮機（20）の下流に配置された油分離器（60）において冷媒と分離される。つまり、これら発明の油分離器（60）では、圧縮機（20）から冷媒と共に吐出された潤滑油が冷媒と分離される。そして、第１４の発明では、油分離器（60）で冷媒と分離された潤滑油が、返油通路（61）を通って圧縮機ケーシング（24）の内部へ送られる。また、第１５の発明では、油分離器（60）で冷媒と分離された潤滑油が、返油通路（62）を通って膨張機ケーシング（34）の内部へ送られる。

第１６の発明は、上記第３，第４又は第１１の発明において、上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吸入側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（75）と、該油分離器（75）から上記膨張機ケーシング（34）内へ潤滑油を供給するための返油通路（77）とが設けられるものである。

第１６の発明では、冷媒回路（11）内を冷媒と共に流れる潤滑油は、圧縮機（20）の上流に配置された油分離器（75）において冷媒と分離される。油分離器（75）で冷媒と分離された潤滑油は、返油通路（77）を通って膨張機ケーシング（34）の内部へ送られる。

本発明では、圧縮機ケーシング（24）の内圧と膨張機ケーシング（34）の内圧を相違させた上で、圧縮機ケーシング（24）と膨張機ケーシング（34）を油流通路（42）によって接続している。そして、油流通路（42）を利用することで、圧縮機ケーシング（24）と膨張機ケーシング（34）のうち内圧の高い方から内圧の低い方へ向けて潤滑油を供給している。このため、冷凍装置（10）の運転中に圧縮機（20）と膨張機（30）の一方に潤滑油が偏在する状態となっても、潤滑油を圧縮機（20）と膨張機（30）へ分配しなおすことが可能となる。その結果、圧縮機ケーシング（24）と膨張機ケーシング（34）のそれぞれにおいて潤滑油の貯留量を確保することができ、圧縮機構（21）や膨張機構（31）の潤滑を確実に行うことができる。従って、本発明によれば、圧縮機（20）や膨張機（30）が潤滑不良によって損傷するのを防ぐことができ、冷凍装置（10）の信頼性を確保することができる。

上記第２の発明では、上記圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）又は上記膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）における油面の位置を油面検出器（51）によって検出している。このため、圧縮機（20）と膨張機（30）における潤滑油の貯留量を正確に検知することができ、潤滑油不足による圧縮機（20）や膨張機（30）の損傷を、一層確実に回避することができる。

上記第３の発明において、膨張機ケーシング（34）は、冷媒回路（11）のうち圧縮機（20）へ向かって低圧冷媒が流れる配管と低温側連通路（80）を介して接続されている。また、上記第４の発明では、圧縮機（20）の吸入側へ向かう低圧冷媒が膨張機ケーシング（34）の内部空間を通過する。

ここで、冷媒回路（11）では、膨張機（30）の下流に吸熱用の熱交換器が設置されるため、この熱交換器での冷媒の吸熱量を確保するには、膨張機（30）から流出する冷媒のエンタルピをできるだけ低くするのが望ましい。一方、圧縮機（20）へ向かう低圧冷媒の温度は、それほど高くない。

第３の発明では、膨張機ケーシング（34）が冷媒回路（11）のうち圧縮機（20）へ向かって低圧冷媒が流れる配管と連通しているため、膨張機ケーシング（34）内の温度はそれ程は高くならない。また、第４の発明では、比較的低温の低圧冷媒が膨張機ケーシング（34）の内部空間を通過するため、膨張機ケーシング（34）内の温度はそれ程は高くならない。従って、これらの発明によれば、膨張機構（31）で膨張する冷媒へ侵入する熱量を抑えることができ、膨張機（30）から流出する冷媒のエンタルピを低く抑えることができる。その結果、吸熱用の熱交換器における冷媒の吸熱量を充分に確保することができる。

上記第５及び第６の発明では、圧縮機（20）の吸入側へ向かう低圧冷媒の一部又は全部を膨張機ケーシング（34）の内部空間へ導入し、そこに配置された発電機（33）を利用して潤滑油と低圧冷媒を分離している。このため、膨張機ケーシング（34）内に貯留される潤滑油の量を確保しやすくなる。

また、上記第５及び第６の発明では、膨張機ケーシング（34）内で低圧冷媒と潤滑油を分離しているため、冷媒と共に圧縮機構（21）へ吸い込まれる潤滑油の量を削減することができる。圧縮機構（21）が１回の吸入工程で吸い込める流体の体積は決まっているため、冷媒と共に圧縮機構（21）へ吸い込まれる潤滑油の量を削減できれば、その分だけ圧縮機構（21）へ吸い込まれる冷媒の量を増やすことができる。従って、これらの発明によれば、圧縮機（20）の性能を充分に発揮させることができる。

更に、上記第６の発明では、膨張機ケーシング（34）内へ流入した低圧冷媒が発電機（33）を下から上へ向かって通過する一方、発電機（33）を通過する際に冷媒と分離された潤滑油が上から下へ向かって流れ落ちる構成となっている。つまり、この発明において、膨張機ケーシング（34）の内部空間では、低圧冷媒の流れる方向と、低圧冷媒と分離された潤滑油の流れる方向とが逆向きになっている。従って、この発明によれば、低圧冷媒と分離された潤滑油のうち、再び低圧冷媒と共に流れて低圧側導出通路（82）へ流入してしまうものの量を一層確実に削減できる。

また、上記第７及び第８の発明では、膨張機（30）の下流に配置した油分離器（70）で潤滑油を捕集している。従って、冷媒回路（11）のうち油分離器（70）から圧縮機（20）の吸入側へ至るまでの部分を流れる潤滑油の量を削減することができる。冷媒回路（11）のうち油分離器（70）から圧縮機（20）までの部分には、吸熱用の熱交換器が設けられる。このため、これらの発明によれば、吸熱用の熱交換器における冷媒の吸熱が潤滑油によって阻害されるのを抑制でき、この熱交換器の性能を充分に発揮させることが可能となる。

上記第９の発明では、圧縮機ケーシング（24）内の潤滑油を、油冷却用熱交換器（90）で冷却してから膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ供給している。上述したように、冷媒回路（11）では、吸熱用の熱交換器での冷媒の吸熱量を確保するには、膨張機（30）から流出する冷媒のエンタルピをできるだけ低くするのが望ましい。この発明では、圧縮機ケーシング（24）内の潤滑油が冷却されてから膨張機ケーシング（34）内へ流入するため、膨張機構（31）で膨張する冷媒へ侵入する熱量を抑えることができる。従って、この発明によれば、膨張機（30）から流出する冷媒のエンタルピを低く抑えることができ、吸熱用の熱交換器における冷媒の吸熱量を充分に確保することができる。

上記第１０，第１４，及び第１５の発明では、圧縮機（20）の下流に配置した油分離器（60）で潤滑油を捕集している。このため、冷媒回路（11）のうち油分離器（60）から膨張機（30）の流入側へ至るまでの部分を流れる潤滑油の量を削減することができる。冷媒回路（11）のうち油分離器（60）から膨張機（30）までの部分には、放熱用の熱交換器が設けられる。従って、この発明によれば、放熱用の熱交換器における冷媒の放熱が潤滑油によって阻害されるのを抑制でき、この熱交換器の性能を充分に発揮させることが可能となる。

上記第１２及び第１３の発明では、圧縮機（20）から吐出された高圧冷媒の一部又は全部を膨張機ケーシング（34）の内部空間へ導入し、そこに配置された発電機（33）を利用して潤滑油と高圧冷媒を分離している。このため、圧縮機（20）から高圧冷媒と共に吐出された潤滑油を膨張機ケーシング（34）内で捕集することができ、膨張機ケーシング（34）内に貯留される潤滑油の量を確保しやすくなる。

また、上記第１２及び第１３の発明では、膨張機ケーシング（34）内で高圧冷媒と潤滑油を分離しているため、高圧側導出通路（87）を通って膨張機ケーシング（34）から高圧冷媒と共に流れ出す潤滑油の量を削減することができる。従って、これらの発明によれば、上記第１０の発明の場合と同様に、放熱用の熱交換器における冷媒の放熱が潤滑油によって阻害されるのを抑制でき、この熱交換器の性能を充分に発揮させることが可能となる。

更に、上記第１３の発明では、膨張機ケーシング（34）内へ流入した高圧冷媒が発電機（33）を下から上へ向かって通過する一方、発電機（33）を通過する際に冷媒と分離された潤滑油が上から下へ向かって流れ落ちる構成となっている。つまり、この発明において、膨張機ケーシング（34）の内部空間では、高圧冷媒の流れる方向と、高圧冷媒と分離された潤滑油の流れる方向とが逆向きになっている。従って、この発明によれば、高圧冷媒と分離された潤滑油のうち、再び高圧冷媒と共に流れて高圧側導出通路（87）へ流入してしまうものの量を一層確実に削減できる。

上記第１６の発明では、圧縮機（20）の上流に配置した油分離器（75）で潤滑油を捕集しているため、冷媒と共に圧縮機構（21）へ吸い込まれる潤滑油の量を削減することができる。従って、この発明によれば、上記第５及び第６の発明と同様に、圧縮機（20）の性能を充分に発揮させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態は、本発明に係る冷凍装置によって構成された空調機（10）である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の空調機（10）は、冷媒回路（11）を備えている。この冷媒回路（11）には、圧縮機（20）と、膨張機（30）と、室外熱交換器（14）と、室内熱交換器（15）と、第１四方切換弁（12）と、第２四方切換弁（13）とが接続されている。冷媒回路（11）には、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ_２）が充填されている。また、圧縮機（20）と膨張機（30）は、概ね同じ高さに配置されている。

冷媒回路（11）の構成について説明する。圧縮機（20）は、その吐出管（26）が第１四方切換弁（12）の第１のポートに接続され、その吸入管（25）が第１四方切換弁（12）の第２のポートに接続されている。膨張機（30）は、その流出管（36）が第２四方切換弁（13）の第１のポートに接続され、その流入管（35）が第２四方切換弁（13）の第２のポートに接続されている。室外熱交換器（14）は、その一端が第１四方切換弁（12）の第３のポートに接続され、その他端が第２四方切換弁（13）の第４のポートに接続されている。室内熱交換器（15）は、その一端が第２四方切換弁（13）の第３のポートに接続され、その他端が第１四方切換弁（12）の第４のポートに接続されている。

冷媒回路（11）には、低圧側連通管（80）が設けられている。低圧側連通管（80）の一端は、圧縮機（20）の吸入管（25）と第１四方切換弁（12）の第２のポートとを繋ぐ配管に接続されている。低圧側連通管（80）の他端は、膨張機（30）に接続されている。この低圧側連通管（80）は、低圧側連通路を構成している。

室外熱交換器（14）は、冷媒を室外空気と熱交換させるための空気熱交換器である。室内熱交換器（15）は、冷媒を室内空気と熱交換させるための空気熱交換器である。第１四方切換弁（12）と第２四方切換弁（13）は、それぞれ、第１のポートと第３のポートが連通し且つ第２のポートと第４のポートが連通する状態（図１に示す状態）と、第１のポートと第４のポートが連通し且つ第２のポートと第３のポートが連通する状態（図２に示す状態）とに切り換わるように構成されている。

図３にも示すように、圧縮機（20）は、いわゆる高圧ドームタイプの全密閉型圧縮機である。この圧縮機（20）は、縦長の円筒形に形成された圧縮機ケーシング（24）を備えている。圧縮機ケーシング（24）の内部には、圧縮機構（21）と電動機（23）と駆動軸（22）とが収容されている。圧縮機構（21）は、いわゆるロータリ式の容積型流体機械を構成している。圧縮機ケーシング（24）内では、圧縮機構（21）の上方に電動機（23）が配置されている。駆動軸（22）は、上下方向へ延びる姿勢で配置され、圧縮機構（21）と電動機（23）を連結している。

圧縮機ケーシング（24）には、吸入管（25）と吐出管（26）が設けられている。吸入管（25）は、圧縮機ケーシング（24）の胴部の下端付近を貫通しており、その終端が圧縮機構（21）へ直に接続されている。吐出管（26）は、圧縮機ケーシング（24）の頂部を貫通しており、その始端が圧縮機ケーシング（24）内における電動機（23）の上側の空間に開口している。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。

圧縮機ケーシング（24）の底部には、潤滑油としての冷凍機油が貯留されている。つまり、圧縮機ケーシング（24）内には、油溜まり（27）が形成されている。

駆動軸（22）は、油溜まり（27）から圧縮機構（21）へ冷凍機油を供給する給油機構を構成している。駆動軸（22）の内部には、図示しないが、その軸方向へ延びる給油通路が形成されている。この給油通路は、駆動軸（22）の下端に開口すると共に、いわゆる遠心ポンプを構成している。駆動軸（22）の下端は、油溜まり（27）に浸かった状態となっている。駆動軸（22）が回転すると、遠心ポンプ作用によって油溜まり（27）から給油通路へ冷凍機油が吸い込まれる。給油通路へ吸い込まれた冷凍機油は、圧縮機構（21）へ供給されて圧縮機構（21）の潤滑に利用される。

膨張機（30）は、縦長の円筒形に形成された膨張機ケーシング（34）を備えている。膨張機ケーシング（34）の内部には、膨張機構（31）と発電機（33）と出力軸（32）とが収容されている。膨張機構（31）は、いわゆるロータリ式の容積型流体機械を構成している。膨張機ケーシング（34）内では、膨張機構（31）の下方に発電機（33）が配置されている。出力軸（32）は、上下方向へ延びる姿勢で配置され、膨張機構（31）と発電機（33）を連結している。

膨張機ケーシング（34）には、流入管（35）と流出管（36）が設けられている。流入管（35）と流出管（36）は、いずれも膨張機ケーシング（34）の胴部の上端付近を貫通している。流入管（35）は、その終端が膨張機構（31）へ直に接続されている。流出管（36）は、その始端が膨張機構（31）へ直に接続されている。膨張機構（31）は、流入管（35）を通って流入した冷媒を膨張させ、膨張後の冷媒を流出管（36）へ送り出す。つまり、膨張機（30）を通過する冷媒は、膨張機ケーシング（34）の内部空間へは流れ込まずに膨張機構（31）だけを通過する。

膨張機ケーシング（34）の底部には、潤滑油としての冷凍機油が貯留されている。つまり、膨張機ケーシング（34）内には、油溜まり（37）が形成されている。

出力軸（32）は、油溜まり（37）から膨張機構（31）へ冷凍機油を供給する給油機構を構成している。出力軸（32）の内部には、図示しないが、その軸方向へ延びる給油通路が形成されている。この給油通路は、出力軸（32）の下端に開口すると共に、いわゆる遠心ポンプを構成している。出力軸（32）の下端は、油溜まり（37）に浸かった状態となっている。出力軸（32）が回転すると、遠心ポンプ作用によって油溜まり（37）から給油通路へ冷凍機油が吸い込まれる。給油通路へ吸い込まれた冷凍機油は、膨張機構（31）へ供給されて膨張機構（31）の潤滑に利用される。

低圧側連通管（80）は、膨張機ケーシング（34）に接続されている。低圧側連通管（80）の端部は、膨張機ケーシング（34）の内部空間のうち膨張機構（31）と発電機（33）の間の部分に開口している。膨張機ケーシング（34）の内部空間は、圧縮機（20）の吸入管（25）に接続する配管に対し、低圧側連通管（80）を介して連通している。

圧縮機ケーシング（24）と膨張機ケーシング（34）の間には、油流通管（42）が設けられている。この油流通管（42）は、油流通路を構成している。油流通管（42）の一端は、圧縮機ケーシング（24）の側面の下部に接続されている。油流通管（42）の一端は、駆動軸（22）の下端よりも所定値だけ高い位置で圧縮機ケーシング（24）の内部空間に開口している。通常の運転状態において、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）の油面は、油流通管（42）の一端よりも上に位置している。一方、油流通管（42）の他端は、膨張機ケーシング（34）の側面の下部に接続されている。油流通管（42）の他端は、出力軸（32）の下端よりも所定値だけ高い位置で膨張機ケーシング（34）の内部空間に開口している。通常の運転状態において、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）の油面は、油流通管（42）の他端よりも上に位置している。

油流通管（42）には、油量調節弁（52）が設けられている。油量調節弁（52）は、外部からの信号に応じて開閉する電磁弁である。膨張機ケーシング（34）の内部には、油面センサ（51）が収容されている。油面センサ（51）は、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）の油面高さを検出するものであって、油面検出器を構成している。冷凍装置には、コントローラ（53）が設けられている。このコントローラ（53）は、油面センサ（51）の出力信号に基づいて油量調節弁（52）を制御する制御手段を構成している。

本実施形態では、油流通管（42）における冷凍機油の流通状態を調節するための調節手段（50）が、油量調節弁（52）と油面センサ（51）とコントローラ（53）とによって構成されている。また、油量調節弁（52）は、油面センサ（51）の出力に応じて操作される制御弁を構成している。

−運転動作−
上記空調機（10）の動作について説明する。ここでは、空調機（10）の冷房運転時及び暖房運転時の動作について説明し、続いて圧縮機（20）と膨張機（30）の油量を調節する動作について説明する。

〈冷房運転〉
冷房運転時には、第１四方切換弁（12）及び第２四方切換弁（13）が図１に示す状態に設定され、冷媒回路（11）で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。この冷媒回路（11）で行われる冷凍サイクルは、その高圧が冷媒である二酸化炭素の臨界圧力よりも高い値に設定されている。

圧縮機（20）では、電動機（23）によって圧縮機構（21）が回転駆動される。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。圧縮機ケーシング（24）内の高圧冷媒は、吐出管（26）を通って圧縮機（20）から吐出される。圧縮機（20）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（14）へ送られて室外空気へ放熱する。室外熱交換器（14）で放熱した高圧冷媒は、膨張機（30）へ流入する。

膨張機（30）では、流入管（35）を通って膨張機構（31）へ流入した高圧冷媒が膨張し、それによって発電機（33）が回転駆動される。発電機（33）で発生した電力は、圧縮機（20）の電動機（23）へ供給される。膨張機構（31）で膨張した冷媒は、流出管（36）を通って膨張機（30）から送り出される。膨張機（30）から送出された冷媒は、室内熱交換器（15）へ送られる。室内熱交換器（15）では、流入した冷媒が室内空気から吸熱して蒸発し、室内空気が冷却される。室内熱交換器（15）から出た低圧冷媒は、圧縮機（20）の吸入管（25）へ流入する。

〈暖房運転〉
暖房運転時には、第１四方切換弁（12）及び第２四方切換弁（13）が図２に示す状態に設定され、冷媒回路（11）で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。冷房運転時と同様に、この冷媒回路（11）で行われる冷凍サイクルは、その高圧が冷媒である二酸化炭素の臨界圧力よりも高い値に設定されている。

圧縮機（20）では、電動機（23）によって圧縮機構（21）が回転駆動される。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。圧縮機ケーシング（24）内の高圧冷媒は、吐出管（26）を通って圧縮機（20）から吐出される。圧縮機（20）から吐出された冷媒は、室内熱交換器（15）へ送られる。室内熱交換器（15）では、流入した冷媒が室内空気へ放熱し、室内空気が加熱される。室内熱交換器（15）で放熱した高圧冷媒は、膨張機（30）へ流入する。

膨張機（30）では、流入管（35）を通って膨張機構（31）へ流入した高圧冷媒が膨張し、それによって発電機（33）が回転駆動される。発電機（33）で発生した電力は、圧縮機（20）の電動機（23）へ供給される。膨張機構（31）で膨張した冷媒は、流出管（36）を通って膨張機（30）から送り出される。膨張機（30）から送出された冷媒は、室外熱交換器（14）へ送られる。室外熱交換器（14）では、流入した冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（14）から出た低圧冷媒は、圧縮機（20）の吸入管（25）へ流入する。

〈油量調節動作〉
先ず、圧縮機（20）の運転中には、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から圧縮機構（21）へ冷凍機油が供給される。圧縮機構（21）へ供給された冷凍機油は圧縮機構（21）の潤滑に利用されるが、その一部は圧縮後の冷媒と共に圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ吐出される。圧縮機構（21）から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、電動機（23）の回転子と固定子の間に形成された隙間や、固定子と圧縮機ケーシング（24）の間に形成された隙間などを通過する間にその一部が冷媒と分離される。圧縮機ケーシング（24）内で冷媒と分離された冷凍機油は、油溜まり（27）へと流れ落ちてゆく。一方、冷媒と分離されなかった冷凍機油は、冷媒と共に吐出管（26）を通って圧縮機（20）の外部へ流出してゆく。

また、膨張機（30）の運転中には、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から膨張機構（31）へ冷凍機油が供給される。膨張機構（31）へ供給された冷凍機油は膨張機構（31）の潤滑に利用されるが、その一部は膨張後の冷媒と共に膨張機構（31）から送り出される。膨張機構（31）から送り出された冷凍機油は、流出管（36）を通って膨張機（30）の外部へ流出してゆく。

このように、空調機（10）の運転中には、圧縮機（20）や膨張機（30）から冷凍機油が流出してゆく。圧縮機（20）や膨張機（30）から流出した冷凍機油は、冷媒と共に冷媒回路（11）内を循環し、再び圧縮機（20）や膨張機（30）へ戻ってくる。

圧縮機（20）では、冷媒回路（11）内を流れる冷凍機油が冷媒と共に吸入管（25）を通って圧縮機構（21）へ吸入される。吸入管（25）から圧縮機構（21）へ吸い込まれた冷凍機油は、圧縮後の冷媒と共に圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ吐出される。上述したように、圧縮機構（21）から冷媒と共に吐出された冷凍機油の一部は、圧縮機ケーシング（24）の内部空間を流れる間に冷媒と分離されて油溜まり（27）へ戻る。つまり、圧縮機（20）の運転中には、圧縮機ケーシング（24）内の冷凍機油が吐出管（26）から流出してゆくと同時に、吸入管（25）から圧縮機構（21）へ吸入された冷凍機油が圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ戻ってくる。従って、圧縮機（20）では、圧縮機ケーシング（24）内における冷凍機油の貯留量が確保される。

一方、膨張機（30）でも、冷媒回路（11）内を流れる冷凍機油が冷媒と共に流入管（35）を通って膨張機構（31）へ流入する。ところが、膨張機構（31）で膨張した冷媒は、流出管（36）を通って膨張機ケーシング（34）の外部へ直接送り出されてゆく。このため、冷媒と共に膨張機構（31）へ流入した冷凍機油は、流出管（36）から膨張機ケーシング（34）の外部へ直接送り出されてしまう。つまり、膨張機（30）では、冷媒回路（11）内を流れる冷凍機油が膨張機構（31）へ流入するものの、この冷媒は膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ戻ることなく膨張機ケーシング（34）から送り出されゆく。また、膨張機（30）では、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から膨張機構（31）へ供給された冷凍機油が冷媒と共に膨張機（30）から送り出されてゆく。従って、膨張機（30）の運転中には、膨張機ケーシング（34）内に貯留された冷凍機油の量が次第に減少してゆくことになる。

膨張機ケーシング（34）内における冷凍機油の貯留量が減少すると、それに伴って油溜まり（37）における油面の位置が低下する。コントローラ（53）は、油面センサ（51）の出力信号に基づいて油溜まり（37）の油面位置がある程度以下にまで低下したと判断すると、油量調節弁（52）を開く。油量調節弁（52）が開くと、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）と膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）が互いに連通する。

上述したように、圧縮機（20）では、圧縮機構（21）で圧縮された冷媒が圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ吐出される。このため、圧縮機ケーシング（24）の内圧は、圧縮機構（21）から吐出された冷媒の圧力（即ち、冷凍サイクルの高圧）とほぼ等しくなる。一方、膨張機（30）では、膨張機ケーシング（34）に低圧側連通管（80）が接続されており、膨張機ケーシング（34）の内部空間が圧縮機（20）の吸入管（25）に接続された配管と連通している。このため、膨張機ケーシング（34）の内圧は、圧縮機（20）へ吸入される冷媒の圧力（即ち、冷凍サイクルの低圧）とほぼ等しくなる。

このように、圧縮機ケーシング（24）の内圧は、膨張機ケーシング（34）の内圧よりも高くなっている。このため、油量調節弁（52）を開いた状態では、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ向かって油流通管（42）内を冷凍機油が流れる。そして、コントローラ（53）は、油面センサ（51）の出力信号に基づいて油溜まり（37）の油面位置がある程度以上にまで上昇したと判断すると、油量調節弁（52）を閉じる。

−実施形態１の効果−
本実施形態では、圧縮機ケーシング（24）の内圧を膨張機ケーシング（34）の内圧よりも高く設定し、油流通管（42）を通じて圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ冷凍機油が供給されるようにしている。このため、空調機（10）の運転中に圧縮機（20）に冷凍機油が偏在する状態となっても、冷凍機油が過剰となっている圧縮機（20）から冷凍機油が不足している膨張機（30）へ油流通管（42）を通じて冷凍機油を供給することができる。その結果、圧縮機ケーシング（24）と膨張機ケーシング（34）のそれぞれにおいて冷凍機油の貯留量を充分に確保することができ、圧縮機構（21）や膨張機構（31）の潤滑を確実に行うことができる。従って、本実施形態によれば、圧縮機（20）や膨張機（30）が潤滑不良によって損傷するのを防ぐことができ、空調機（10）の信頼性を確保することができる。

ここで、冷媒回路（11）では、蒸発器として機能する熱交換器が膨張機（30）の下流に位置している。蒸発器として機能する熱交換器での冷媒の吸熱量を確保するには、膨張機（30）から流出する冷媒のエンタルピをできるだけ低くするのが望ましい。一方、圧縮機構（21）へ吸入される前の冷媒は、圧縮機構（21）で圧縮された後の冷媒と比べれば低温である。

本実施形態において、膨張機ケーシング（34）は、圧縮機（20）へ吸入される低圧冷媒が流れる配管に対し、低圧側連通管（80）を介して接続されている。この低圧冷媒は比較的低温であるため、膨張機ケーシング（34）内の温度もそれ程は高くならない。このため、膨張機構（31）で膨張する冷媒へ侵入する熱量を抑えることができ、膨張機（30）から流出する冷媒のエンタルピを低く抑えることができる。従って、本実施形態によれば、蒸発器として機能する熱交換器における冷媒の吸熱量を充分に確保することができる。

−実施形態１の変形例１−
本実施形態では、冷媒回路（11）に油分離器（60）と返油管（62）を追加してもよい。ここでは、本変形例の空調機（10）について、図１，図２に示すものと異なる点を説明する。

図４に示すように、油分離器（60）は、圧縮機（20）の吐出側に配置されている。この油分離器（60）は、圧縮機（20）から吐出された冷媒と冷凍機油を分離するためのものである。具体的に、油分離器（60）は、縦長円筒形の密閉容器状に形成された本体部材（65）を備えている。この本体部材（65）には、入口管（66）と出口管（67）とが設けられている。入口管（66）は、本体部材（65）から横方向へ突出しており、本体部材（65）の側壁部の上部を貫通している。出口管（67）は、本体部材（65）から上方向へ突出しており、本体部材（65）の頂部を貫通している。油分離器（60）は、その入口管（66）が圧縮機（20）の吐出管（26）に接続され、その出口管（67）が第１四方切換弁（12）の第１のポートに接続されている。

返油管（62）は、油分離器（60）と膨張機（30）を接続しており、返油通路を形成している。返油管（62）の一端は、油分離器（60）における本体部材（65）の底部に接続されている。返油管（62）の他端は、膨張機ケーシング（34）の底部に接続されている。返油管（62）の途中には、冷凍機油を減圧するためのキャピラリチューブ（63）が設けられている。油分離器（60）の本体部材（65）の内部空間は、返油管（62）を介して膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）と連通する。

本変形例の空調機（10）で行われる油量調節動作について説明する。

圧縮機（20）から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、油分離器（60）へ流入し、冷媒から分離されて本体部材（65）の底に溜まる。本体部材（65）に溜まった冷凍機油は、返油管（62）へ流入し、キャピラリチューブ（63）で減圧されてから膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ供給される。一方、膨張機（30）から冷媒と共に流出した冷凍機油は、冷媒回路（11）を冷媒と共に流れて圧縮機（20）の圧縮機構（21）へ吸い込まれる。圧縮機構（21）へ吸い込まれた冷凍機油は、圧縮後の冷媒と共に圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ吐出され、その一部は圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ流れ落ちてゆく。

このように、本変形例において、圧縮機（20）から流出した冷凍機油は、油分離器（60）と返油管（62）を通って膨張機ケーシング（34）内へ供給される。一方、膨張機（30）から流出した冷凍機油は、圧縮機ケーシング（24）内へ流入し、その一部は油流通管（42）を通って膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ送り返される。

−実施形態１の変形例２−
上記変形例１の冷媒回路（11）では、油分離器（60）を膨張機ケーシング（34）ではなく圧縮機ケーシング（24）に接続してもよい。ここでは、本変形例の空調機（10）について、上記変形例１と異なる点を説明する。

図５に示すように、本変形例の冷媒回路（11）では、油分離器（60）の本体部材（65）と圧縮機ケーシング（24）が返油管（61）によって接続される。返油管（61）は、その一端が油分離器（60）の本体部材（65）の底部に接続され、その他端が圧縮機ケーシング（24）の底部に接続されている。この返油管（61）は、油分離器（60）の本体部材（65）と圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）を連通させる返油通路を構成している。

本変形例の冷媒回路（11）において、圧縮機（20）から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、油分離器（60）で冷媒と分離され、その後に返油管（61）を通じて圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ送り返される。また、膨張機（30）から冷媒と共に流出した冷凍機油は、圧縮機（20）の圧縮機構（21）へ吸入され、その一部は圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ流れ落ちる。つまり、本変形例では、圧縮機（20）から流出した冷凍機油と膨張機（30）から流出した冷凍機油の両方が圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ集められ、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ冷凍機油が分配される。

−実施形態１の変形例３−
本実施形態では、冷媒回路（11）に油分離器（75）と返油管（77）を追加してもよい。ここでは、本変形例の空調機（10）について、図１，図２に示すものと異なる点を説明する。

図６に示すように、油分離器（75）は、圧縮機（20）の吸入側に配置されている。この油分離器（75）自体は、上記変形例１の油分離器（60）と同様に構成されている。つまり、この油分離器（75）は、本体部材（65）と入口管（66）と出口管（67）とを備えている。油分離器（75）は、その入口管（66）が第１四方切換弁（12）の第２のポートに接続され、その出口管（67）が圧縮機（20）の吸入管（25）に接続されている。

返油管（77）は、油分離器（75）と膨張機ケーシング（34）を接続しており、返油通路を形成している。返油管（77）の一端は、油分離器（75）の本体部材（65）の底部に接続されている。返油管（77）の他端は、膨張機ケーシング（34）の底部に接続されている。油分離器（75）の本体部材（65）の内部空間は、返油管（77）を介して膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）と連通する。

本変形例の冷媒回路（11）において、圧縮機（20）から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、冷媒回路（11）内を流れて膨張機（30）の流入管（35）から膨張機構（31）へ流入する。膨張機構（31）へ流入した冷凍機油は、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から膨張機構（31）へ供給された冷凍機油と共に、流出管（36）を通って膨張機（30）から流出してゆく。膨張機構（31）から流出した冷凍機油は、冷媒回路（11）内を冷媒と共に流れて油分離器（75）へ流入する。

油分離器（75）の本体部材（65）内へ流入した冷凍機油は、その一部が冷媒と分離されて本体部材（65）内の底部に溜まる。本体部材（65）内に溜まった冷凍機油は、返油管（77）を通って膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ供給される。一方、油分離器（75）内の冷媒は、残りの冷凍機油と共に圧縮機（20）の吸入管（25）を通って圧縮機ケーシング（24）内へ流入する。

本変形例では、圧縮機（20）の吸入側に配置した油分離器（75）で冷凍機油を捕集している。このため、冷媒と共に圧縮機ケーシング（24）内へ流入する冷凍機油の量を削減できる。つまり、圧縮機構（21）へ吸い込まれる冷凍機油の量を削減することができる。圧縮機構（21）が１回の吸入工程で吸い込める流体の体積は決まっているため、冷媒と共に圧縮機構（21）へ吸い込まれる冷凍機油の量を削減できれば、その分だけ圧縮機構（21）へ吸い込まれる冷媒の量を増やすことができる。従って、本変形例によれば、圧縮機（20）の性能を充分に発揮させることができる。

−実施形態１の変形例４−
本実施形態では、冷媒回路（11）に油分離器（70）と返油管（72）を追加してもよい。ここでは、本変形例の空調機（10）について、図１，図２に示すものと異なる点を説明する。

図７に示すように、油分離器（70）は、膨張機（30）の流出側に配置されている。この油分離器（70）自体は、上記変形例１の油分離器（60）と同様に構成されている。つまり、この油分離器（70）は、本体部材（65）と入口管（66）と出口管（67）とを備えている。油分離器（70）は、その入口管（66）が膨張機（30）の流出管（36）に接続され、その出口管（67）が第２四方切換弁（13）の第１のポートに接続されている。

返油管（72）は、油分離器（70）と膨張機ケーシング（34）を接続している。返油管（72）の一端は、油分離器（70）の本体部材（65）の底部に接続されている。返油管（72）の他端は、膨張機ケーシング（34）の底部に接続されている。この返油管（72）は、油分離器（70）の本体部材（65）と膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）を連通させる返油通路を構成している。

本変形例の冷媒回路（11）において、圧縮機（20）から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、冷媒回路（11）内を流れて膨張機（30）の流入管（35）から膨張機構（31）へ流入する。膨張機構（31）へ流入した冷凍機油は、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から膨張機構（31）へ供給された冷凍機油と共に、流出管（36）を通って膨張機（30）から流出してゆく。

膨張機（30）から流出した冷凍機油は、膨張後の気液二相状態の冷媒と共に油分離器（70）の本体部材（65）内へ流入する。本体部材（65）の内部では、その下部に液冷媒と冷凍機油の混合物が溜まり、その上部にガス冷媒が溜まる。また、冷媒回路（11）で用いられている冷凍機油の比重は、液冷媒の比重よりも大きくなっている。このため、本体部材（65）内の液溜まりでは、その底層ほど冷凍機油の割合が多くなり、その上層ほど液冷媒の割合が多くなる。

上述したように、返油管（72）は本体部材（65）の底部に接続されている。本体部材（65）内の液溜まりの底層に存在する冷凍機油は、返油管（72）を通って膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ供給される。一方、油分離器（70）の出口管（67）は、その下端部が本体部材（65）内の液溜まりに浸かった状態となっている。本体部材（65）内の液溜まりの上層に存在する液冷媒は、出口管（67）を通って本体部材（65）から流出し、冷房運転中であれば室内熱交換器（15）へ供給され、暖房運転中であれば室外熱交換器（14）へ供給される。

−実施形態１の変形例５−
上記変形例４の冷媒回路（11）では、油分離器（70）を膨張機ケーシング（34）ではなく圧縮機（20）の吸入側に接続してもよい。ここでは、本変形例の空調機（10）について、上記変形例４と異なる点を説明する。

図８に示すように、本変形例の冷媒回路（11）では、油分離器（70）の本体部材（65）と圧縮機（20）の吸入管（25）が返油管（71）によって接続される。返油管（71）の一端は、油分離器（70）の本体部材（65）の底部に接続され、返油管（71）の他端は、圧縮機（20）の吸入管（25）と第１四方切換弁（12）の第２のポートを繋ぐ配管に接続されている。この返油管（71）は、油分離器（70）と圧縮機（20）の吸入管（25）を接続しており、返油通路を形成している。

油分離器（70）の本体部材（65）内に溜まった冷凍機油は、返油管（71）を通って圧縮機（20）の吸入側へ流入し、冷媒と共に吸入管（25）を通って圧縮機構（21）へ吸入される。圧縮機構（21）へ吸い込まれた冷凍機油は、圧縮後の冷媒と共に圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ吐出され、その一部は圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ流れ落ちてゆく。つまり、本変形例では、圧縮機（20）から流出した冷凍機油と膨張機（30）から流出した冷凍機油の両方が圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ一旦集められ、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ冷凍機油が分配される。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態の空調機（10）は、上記実施形態１の冷媒回路（11）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の空調機（10）について、上記実施形態１と異なる点を説明する。

図９及び図１０に示すように、本実施形態の冷媒回路（11）には、低圧側導入管（81）と低圧側導出管（82）とが設けられている。この冷媒回路（11）において、上記実施形態１の低圧側連通管（80）は省略されている。

低圧側導入管（81）は、低圧側導入通路を構成している。低圧側導入管（81）の始端は、圧縮機（20）の吸入管（25）と第１四方切換弁（12）の第２のポートとを繋ぐ配管に接続されている。低圧側導入管（81）の終端は、膨張機ケーシング（34）に接続されている。この低圧側導入管（81）の終端は、膨張機ケーシング（34）の内部空間のうち発電機（33）よりも下側の部分に開口している。

低圧側導出管（82）は、低圧側導出通路を構成している。低圧側導出管（82）の始端は、膨張機ケーシング（34）に接続されている。この低圧側導出管（82）の始端は、膨張機ケーシング（34）の内部空間のうち膨張機構（31）と発電機（33）の間の部分に開口している。低圧側導出管（82）の他端は、圧縮機（20）の吸入管（25）と第１四方切換弁（12）の第２のポートとを繋ぐ配管に対し、低圧側導入管（81）の接続箇所よりも圧縮機（20）寄りの位置で接続されている。

−運転動作−
本実施形態の冷媒回路（11）における冷房運転中及び暖房運転中の動作は、第１四方切換弁（12）を通って圧縮機（20）へ吸入される冷媒の流通経路を除き、上記実施形態１の冷媒回路（11）で行われる動作と同じである。

本実施形態において、室外熱交換器（14）と室内熱交換器（15）のうち蒸発器となっている方から流出した冷媒は、その一部が膨張機ケーシング（34）を経由して圧縮機（20）へ吸入され、残りが圧縮機（20）へ直接に吸入される。

具体的に、第１四方切換弁（12）を通過した低圧冷媒は、その一部が低圧側導入管（81）を通って膨張機ケーシング（34）内へ流入する。膨張機ケーシング（34）へ流入した低圧冷媒は、発電機（33）の回転子と固定子の間に形成された隙間や、固定子と膨張機ケーシング（34）の間に形成された隙間などを、下から上へ向かって通過する。その際には、低圧冷媒と共に膨張機ケーシング（34）内へ流入した冷凍機油が冷媒と分離される。膨張機ケーシング（34）内で冷媒と分離された冷凍機油は、油溜まり（37）へと流れ落ちてゆく。発電機（33）を通過した低圧冷媒は、低圧側導出管（82）へ流入し、第１四方切換弁（12）から圧縮機（20）へ直接向かう冷媒と合流してから圧縮機（20）へ吸入される。

−実施形態２の効果−
本実施形態によれば、上記実施形態１と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、圧縮機（20）へ向かう低圧冷媒の一部が膨張機ケーシング（34）を通過してから圧縮機（20）へ吸入されるため、圧縮機（20）へ冷媒と共に吸入される冷凍機油の量を削減できる。従って、本実施形態によれば、上記実施形態１の変形例３の場合と同様に、圧縮機構（21）へ吸い込まれる冷媒の量を確保することで、圧縮機（20）の性能を充分に発揮させることができる。

ここで、運転条件によっては、室外熱交換器（14）と室内熱交換器（15）のうち蒸発器となっている方で全ての液冷媒を蒸発させきれない場合があり、そのような場合には、圧縮機（20）へ向かう低圧冷媒に液冷媒が混入してしまう。これに対し、本実施形態では、圧縮機（20）へ向かう低圧冷媒の一部が膨張機ケーシング（34）内で発電機（33）を通過する。このため、低圧冷媒に混じっている液冷媒は、発電機（33）で生じる熱を吸熱して蒸発する。従って、本実施形態によれば、圧縮機（20）へ吸入される冷媒に液冷媒が混入する可能性を低減でき、いわゆる液バックによって圧縮機（20）が破損する危険性を低減できる。つまり、膨張機ケーシング（34）をアキュームレータとして利用することができる。

また、本実施形態では、圧縮機（20）の吸入側へ向かう低圧冷媒の一部を膨張機ケーシング（34）の内部空間へ導入し、そこに配置された発電機（33）を利用して冷凍機油と低圧冷媒を分離している。このため、膨張機ケーシング（34）内に貯留される冷凍機油の量を確保しやすくなる。

また、本実施形態の膨張機（30）では、膨張機ケーシング（34）内へ流入した低圧冷媒が発電機（33）を下から上へ向かって通過する一方、発電機（33）を通過する際に冷媒と分離された冷凍機油が上から下へ向かって流れ落ちる。つまり、膨張機ケーシング（34）の内部空間では、低圧冷媒の流れる方向と、低圧冷媒と分離された冷凍機油の流れる方向とが逆向きになっている。従って、本実施形態によれば、低圧冷媒と分離された冷凍機油のうち、再び低圧冷媒と共に流れて低圧側導出管（82）へ流出してしまうものの量を一層確実に削減できる。

また、本実施形態の膨張機（30）では、膨張機ケーシング（34）の内部空間を比較的低温の低圧冷媒が通過する。このため、膨張機ケーシング（34）内に収容された発電機（33）を低圧冷媒によって冷却することができ、温度上昇に起因する発電機（33）の効率低下を抑えることができる。特に、本実施形態の膨張機ケーシング（34）内では、低圧側導入管（81）を通って流入した低圧冷媒が発電機（33）を通過する。従って、本実施形態によれば、低圧冷媒による発電機（33）の冷却を確実に行うことができる。

−実施形態２の変形例１−
図１１に示すように、本実施形態では、圧縮機（20）の吐出側に油分離器（60）を設け、この油分離器（60）の本体部材（65）の底部と膨張機ケーシング（34）の底部を返油管（62）によって接続すると共に、冷凍機油を減圧するためのキャピラリチューブ（63）を返油管（62）に設けてもよい。

本変形例の冷媒回路（11）と図９に示す冷媒回路（11）との相違点は、上記実施形態１の変形例１（図４参照）の冷媒回路（11）と図１，図２に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態１の変形例１についての説明を援用する。

−実施形態２の変形例２−
図１２に示すように、本実施形態では、圧縮機（20）の吐出側に油分離器（60）を設け、この油分離器（60）の本体部材（65）の底部と圧縮機ケーシング（24）の底部とを返油管（61）によって接続してもよい。

本変形例の冷媒回路（11）と図９に示す冷媒回路（11）との相違点は、上記実施形態１の変形例２（図５参照）の冷媒回路（11）と図１，図２に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態１の変形例２についての説明を援用する。

−実施形態２の変形例３−
図１３に示すように、本実施形態では、圧縮機（20）の吸入側に油分離器（75）を設け、この油分離器（75）の本体部材（65）の底部と膨張機ケーシング（34）の底部とを返油管（77）によって接続してもよい。

本変形例の冷媒回路（11）と図９に示す冷媒回路（11）との相違点は、上記実施形態１の変形例３（図６参照）の冷媒回路（11）と図１，図２に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態１の変形例３についての説明を援用する。

−実施形態２の変形例４−
図１４に示すように、本実施形態では、膨張機（30）の流出側に油分離器（70）を設け、この油分離器（70）の本体部材（65）の底部と膨張機ケーシング（34）の底部とを返油管（72）によって接続してもよい。

本変形例の冷媒回路（11）と図９に示す冷媒回路（11）との相違点は、上記実施形態１の変形例４（図７参照）の冷媒回路（11）と図１，図２に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態１の変形例４についての説明を援用する。

−実施形態２の変形例５−
図１５に示すように、本実施形態では、膨張機（30）の流出側に油分離器（70）を設け、この油分離器（70）の本体部材（65）の底部と圧縮機（20）の吸入管（25）とを返油管（71）によって接続してもよい。

本変形例の冷媒回路（11）と図９に示す冷媒回路（11）との相違点は、上記実施形態１の変形例５（図８参照）の冷媒回路（11）と図１，図２に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態１の変形例５についての説明を援用する。

《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３について説明する。本実施形態の空調機（10）は、上記実施形態２の冷媒回路（11）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の空調機（10）について、上記実施形態２と異なる点を説明する。

図１６及び図１７に示すように、本実施形態の冷媒回路（11）では、圧縮機（20）の吸入管（25）と第１四方切換弁（12）の第２のポートとを繋ぐ配管が省略されている。そして、この冷媒回路（11）では、低圧側導入管（81）の始端が第１四方切換弁（12）の第２のポートに接続され、低圧側導出管（82）の終端が圧縮機（20）の吸入管（25）に接続されている。なお、膨張機ケーシング（34）における低圧側導入管（81）及び低圧側導出管（82）の接続位置は、上記実施形態２の場合と同様である。

本実施形態の冷媒回路（11）において、室外熱交換器（14）と室内熱交換器（15）のうち蒸発器となっている方から流出した冷媒は、その全部が低圧側導入管（81）を通って膨張機ケーシング（34）の内部空間へ流入し、発電機（33）を下から上へ向かって通過後に低圧側導出管（82）を通って圧縮機（20）へ吸入される。

本実施形態では、圧縮機（20）へ吸入される低圧冷媒の全てが膨張機ケーシング（34）の内部空間を通過する。このため、本実施形態によれば、上記実施形態２において得られる効果を、一層大きな程度で得ることができる。つまり、圧縮機（20）へ冷媒と共に吸入される冷凍機油の量を一層削減することができ、圧縮機（20）の性能を充分に発揮させることができる。また、圧縮機（20）へ向かう低圧冷媒に液冷媒が含まれている場合でも、その液冷媒のほぼ全てを膨張機ケーシング（34）内で蒸発させることができ、いわゆる液バックによって圧縮機（20）が破損する危険性を低減できる。

−実施形態３の変形例１−
図１８に示すように、本実施形態では、圧縮機（20）の吐出側に油分離器（60）を設け、この油分離器（60）の本体部材（65）の底部と膨張機ケーシング（34）の底部を返油管（62）によって接続すると共に、冷凍機油を減圧するためのキャピラリチューブ（63）を返油管（62）に設けてもよい。

本変形例の冷媒回路（11）と図１６に示す冷媒回路（11）との相違点は、上記実施形態１の変形例１（図４参照）の冷媒回路（11）と図１，図２に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態１の変形例１についての説明を援用する。

−実施形態３の変形例２−
図１９に示すように、本実施形態では、圧縮機（20）の吐出側に油分離器（60）を設け、この油分離器（60）の本体部材（65）の底部と圧縮機ケーシング（24）の底部とを返油管（61）によって接続してもよい。

本変形例の冷媒回路（11）と図１６に示す冷媒回路（11）との相違点は、上記実施形態１の変形例２（図５参照）の冷媒回路（11）と図１，図２に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態１の変形例２についての説明を援用する。

−実施形態３の変形例３−
図２０に示すように、本実施形態では、圧縮機（20）の吸入側に油分離器（75）を設け、この油分離器（75）の本体部材（65）の底部と膨張機ケーシング（34）の底部とを返油管（77）によって接続してもよい。

ここでは、本変形例の冷媒回路（11）と図１６に示す冷媒回路（11）との相違点について説明する。本変形例の冷媒回路（11）では、低圧側導入管（81）の始端が油分離器（75）の出口管（67）に接続される。それ以外の相違点は、上記実施形態１の変形例３（図６参照）の冷媒回路（11）と図１，図２に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態１の変形例３についての説明を援用する。

−実施形態３の変形例４−
図２１に示すように、本実施形態では、膨張機（30）の流出側に油分離器（70）を設け、この油分離器（70）の本体部材（65）の底部と膨張機ケーシング（34）の底部とを返油管（72）によって接続してもよい。

本変形例の冷媒回路（11）と図１６に示す冷媒回路（11）との相違点は、上記実施形態１の変形例４（図７参照）の冷媒回路（11）と図１，図２に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態１の変形例４についての説明を援用する。

−実施形態３の変形例５−
図２２に示すように、本実施形態では、膨張機（30）の流出側に油分離器（70）を設け、この油分離器（70）の本体部材（65）の底部と圧縮機（20）の吸入管（25）とを返油管（71）によって接続してもよい。

本変形例の冷媒回路（11）と図１６に示す冷媒回路（11）との相違点は、上記実施形態１の変形例５（図８参照）の冷媒回路（11）と図１，図２に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態１の変形例５についての説明を援用する。

《発明の実施形態４》
本発明の実施形態４について説明する。本実施形態の空調機（10）は、上記実施形態１において圧縮機（20）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の空調機（10）について、上記実施形態１と異なる点を説明する。

図２３及び図２４に示すように、本実施形態の圧縮機（20）は、いわゆる低圧ドームタイプの全密閉型圧縮機（20）である。この圧縮機（20）において、吸入管（25）は、圧縮機ケーシング（24）の胴部の上端付近を貫通しており、その終端が圧縮機ケーシング（24）内における電動機（23）の上側の空間に開口している。吐出管（26）は、圧縮機ケーシング（24）の胴部の下端付近を貫通しており、その始端が圧縮機構（21）へ直に接続されている。なお、圧縮機構（21）がロータリ式の容積型流体機械を構成している点や、駆動軸（22）が給油機構を構成してる点は、上記実施形態１の場合と同様である。

本実施形態の冷媒回路（11）には、油分離器（60）と返油管（62）とが設けられている。また、この冷媒回路（11）には、高圧側連通管（85）が設けられている。

油分離器（60）は、圧縮機（20）の吐出側に配置されている。この油分離器（60）自体は、上記実施形態１の変形例１の油分離器（60）と同様に構成されている。つまり、この油分離器（60）は、本体部材（65）と入口管（66）と出口管（67）とを備えている。油分離器（60）は、その入口管（66）が圧縮機（20）の吐出管（26）に接続され、その出口管（67）が第１四方切換弁（12）の第１のポートに接続されている。

返油管（62）は、油分離器（60）と膨張機（30）を接続しており、返油通路を形成している。返油管（62）の一端は、油分離器（60）における本体部材（65）の底部に接続されている。返油管（62）の他端は、膨張機ケーシング（34）の底部に接続されている。油分離器（60）の本体部材（65）の内部空間は、返油管（62）を介して膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）と連通する。

高圧側連通管（85）は、高圧側連通路を構成している。高圧側連通管（85）の一端は、圧縮機（20）の吐出管（26）と第１四方切換弁（12）の第１のポートとを繋ぐ配管に接続されている。高圧側連通管（85）の他端は、膨張機ケーシング（34）に接続されている。高圧側連通管（85）の端部は、膨張機ケーシング（34）の内部空間のうち発電機（33）の下側の部分に開口している。

−運転動作−
本実施形態の冷媒回路（11）における冷房運転中及び暖房運転中の動作は、圧縮機（20）から吐出された冷媒が油分離器（60）を通過する点を除き、上記実施形態１の冷媒回路（11）で行われる動作と同じである。本実施形態の冷媒回路（11）において、圧縮機（20）から吐出された冷媒は、油分離器（60）を通過してから第１四方切換弁（12）へ流入し、冷房運転中であれば室外熱交換器（14）へ供給され、暖房運転中であれば室内熱交換器（15）へ供給される。

本実施形態の空調機（10）で行われる油量調節動作について説明する。

圧縮機（20）から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、油分離器（60）へ流入し、冷媒から分離されて本体部材（65）の底に溜まる。本体部材（65）に溜まった冷凍機油は、返油管（62）を通じて膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ供給される。

一方、膨張機（30）から冷媒と共に流出した冷凍機油は、冷媒回路（11）内を冷媒と共に流れ、圧縮機（20）の吸入管（25）を通って圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ流入する。圧縮機ケーシング（24）内へ冷媒と共に流入した冷凍機油は、電動機（23）の回転子と固定子の間に形成された隙間や、固定子と圧縮機ケーシング（24）の間に形成された隙間などを通過する間にその一部が冷媒と分離され、油溜まり（27）へ向かって流れ落ちてゆく。冷媒と分離されなかった冷凍機油は、冷媒と共に圧縮機構（21）へ吸い込まれ、その後に圧縮機（20）から冷媒と共に吐出されてゆく。

このように、本実施形態では、圧縮機（20）から流出した冷凍機油が油分離器（60）で捕集され、油分離器（60）で捕集された冷凍機油が膨張機ケーシング（34）内へ供給される。このため、空調機（10）の運転中には、膨張機ケーシング（34）内における冷凍機油の貯留量が次第に増大してゆく一方、圧縮機ケーシング（24）内における冷凍機油の貯留量が次第に減少してゆく。

膨張機ケーシング（34）内における冷凍機油の貯留量が増大すると、それに伴って油溜まり（37）における油面の位置が上昇する。コントローラ（53）は、油面センサ（51）の出力信号に基づいて油溜まり（37）の油面位置がある程度以上にまで上昇したと判断すると、油量調節弁（52）を開く。油量調節弁（52）が開くと、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）と膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）が互いに連通する。

ここで、圧縮機（20）へ吸入される冷媒は、圧縮機ケーシング（24）の内部空間を通過してから圧縮機構（21）へ吸入される。このため、圧縮機ケーシング（24）の内圧は、圧縮機構（21）へ吸入される冷媒の圧力（即ち、冷凍サイクルの低圧）とほぼ等しくなる。一方、膨張機（30）では、膨張機ケーシング（34）に高圧側連通管（85）が接続されており、膨張機ケーシング（34）の内部空間が圧縮機（20）の吐出管（26）に接続された配管と連通している。このため、膨張機ケーシング（34）の内圧は、圧縮機（20）から吐出された冷媒の圧力（即ち、冷凍サイクルの高圧）とほぼ等しくなる。

このように、膨張機ケーシング（34）の内圧は、圧縮機ケーシング（24）の内圧よりも高くなっている。このため、油量調節弁（52）を開いた状態では、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ向かって油流通管（42）内を冷凍機油が流れる。そして、コントローラ（53）は、油面センサ（51）の出力信号に基づいて油溜まり（37）の油面位置がある程度以下にまで低下したと判断すると、油量調節弁（52）を閉じる。

《発明の実施形態５》
本発明の実施形態５について説明する。本実施形態の空調機（10）は、上記実施形態４の冷媒回路（11）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の空調機（10）について、上記実施形態４と異なる点を説明する。

図２５及び図２６に示すように、本実施形態の冷媒回路（11）には、高圧側導入管（86）と高圧側導出管（87）とが設けられている。この冷媒回路（11）において、上記実施形態４の高圧側連通管（85）、油分離器（60）及び返油管（62）は省略されている。

高圧側導入管（86）は、高圧側導入通路を構成している。高圧側導入管（86）の始端は、圧縮機（20）の吐出管（26）と第１四方切換弁（12）の第１のポートとを繋ぐ配管に接続されている。高圧側導入管（86）の終端は、膨張機ケーシング（34）に接続されている。この高圧側導入管（86）の終端は、膨張機ケーシング（34）の内部空間のうち発電機（33）よりも下側の部分に開口している。

高圧側導出管（87）は、高圧側導出通路を構成している。高圧側導出管（87）の始端は、膨張機ケーシング（34）に接続されている。この高圧側導出管（87）の始端は、膨張機ケーシング（34）の内部空間のうち膨張機構（31）と発電機（33）の間の部分に開口している。高圧側導出管（87）の終端は、圧縮機（20）の吐出管（26）と第１四方切換弁（12）の第１のポートとを繋ぐ配管に対し、高圧側導入管（86）の接続箇所よりも第１四方切換弁（12）寄りの位置で接続されている。

−運転動作−
本実施形態の冷媒回路（11）における冷房運転中及び暖房運転中の動作は、圧縮機（20）から吐出されて第１四方切換弁（12）へ向かう冷媒の流通経路を除き、上記実施形態４の冷媒回路（11）で行われる動作と同じである。

本実施形態において、圧縮機（20）から吐出された冷媒は、その一部が膨張機ケーシング（34）を経由して第１四方切換弁（12）へ流入し、残りが第１四方切換弁（12）へ直接に流入する。

具体的に、圧縮機（20）から吐出された冷媒は、その一部が高圧側導入管（86）を通って膨張機ケーシング（34）内へ流入する。膨張機ケーシング（34）へ流入した高圧冷媒は、発電機（33）の回転子と固定子の間に形成された隙間や、固定子と膨張機ケーシング（34）の間に形成された隙間などを、下から上へ向かって通過する。その際には、高圧冷媒と共に膨張機ケーシング（34）内へ流入した冷凍機油が冷媒と分離される。膨張機ケーシング（34）内で冷媒と分離された冷凍機油は、油溜まり（37）へと流れ落ちてゆく。発電機（33）を通過した高圧冷媒は、高圧側導出管（87）へ流入し、圧縮機（20）から第１四方切換弁（12）へ直接向かう冷媒と合流してから第１四方切換弁（12）へ流入する。

上述したように、圧縮機（20）から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、その一部が膨張機ケーシング（34）内で高圧冷媒と分離される。このため、空調機（10）の運転中には、膨張機ケーシング（34）内における冷凍機油の貯留量が次第に増大してゆく一方、圧縮機ケーシング（24）内における冷凍機油の貯留量が次第に減少してゆく。

そこで、本実施形態のコントローラ（53）は、上記実施形態４のものと同様の動作を行う。つまり、コントローラ（53）は、油面センサ（51）の出力信号に基づいて油溜まり（37）の油面位置がある程度以上にまで上昇したと判断すると、油量調節弁（52）を開き、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ冷凍機油を供給する。そして、コントローラ（53）は、油面センサ（51）の出力信号に基づいて油溜まり（37）の油面位置がある程度以下にまで低下したと判断すると、油量調節弁（52）を閉じる。

−実施形態５の効果−
本実施形態によれば、上記実施形態１で得られる効果に加え、以下に示すような効果が得られる。

本実施形態では、圧縮機（20）から吐出された高圧冷媒の一部を膨張機ケーシング（34）の内部空間へ導入し、そこに配置された発電機（33）を利用して冷凍機油と高圧冷媒を分離している。このため、膨張機ケーシング（34）内に貯留される冷凍機油の量を確保しやすくなる。

また、本実施形態の膨張機（30）では、膨張機ケーシング（34）内へ流入した高圧冷媒が発電機（33）を下から上へ向かって通過する一方、発電機（33）を通過する際に冷媒と分離された冷凍機油が上から下へ向かって流れ落ちる。つまり、膨張機ケーシング（34）の内部空間では、高圧冷媒の流れる方向と、高圧冷媒と分離された冷凍機油の流れる方向とが逆向きになっている。従って、本実施形態によれば、高圧冷媒と分離された冷凍機油のうち、再び高圧冷媒と共に流れて高圧側導出管（87）へ流出してしまうものの量を一層確実に削減できる。

−実施形態５の変形例１−
本実施形態では、上記実施形態４の場合と同様に、油分離器（60）と返油管（62）を冷媒回路（11）に設けてもよい。ここでは、本変形例の空調機（10）について、図２５に示すものと異なる点を説明する。

図２７に示すように、油分離器（60）は、冷媒回路（11）における圧縮機（20）の吐出側に設けられている。この油分離器（60）自体は、上記実施形態４の油分離器（60）と同様に構成されている。つまり、この油分離器（60）は、本体部材（65）と入口管（66）と出口管（67）とを備えている。油分離器（60）は、その入口管（66）が吐出管（26）に接続され、その出口管（67）が第１四方切換弁（12）の第１のポートに接続されている。

返油管（62）は、油分離器（60）と膨張機ケーシング（34）を接続しており、返油通路を形成している。返油管（62）の一端は、油分離器（60）の本体部材（65）の底部に接続されている。返油管（62）の他端は、膨張機ケーシング（34）の底部に接続されている。油分離器（60）の本体部材（65）の内部空間は、返油管（62）を介して膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）と連通する。

本変形例において、圧縮機（20）から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、油分離器（60）で高圧冷媒と分離され、返油管（62）を通じて膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ供給される。

−実施形態５の変形例２−
上記変形例１の冷媒回路（11）では、油分離器（60）を膨張機ケーシング（34）ではなく圧縮機ケーシング（24）に接続してもよい。ここでは、本変形例の空調機（10）について、上記変形例１と異なる点を説明する。

図２８に示すように、本変形例の冷媒回路（11）では、油分離器（60）の本体部材（65）と圧縮機ケーシング（24）が返油管（61）によって接続される。返油管（61）は、その一端が油分離器（60）の本体部材（65）の底部に接続され、その他端が圧縮機ケーシング（24）の底部に接続されている。返油管（61）には、冷凍機油を減圧するためのキャピラリチューブ（63）が設けられている。この返油管（61）は、油分離器（60）の本体部材（65）と圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）を連通させる返油通路を構成している。

本変形例の冷媒回路（11）において、圧縮機（20）から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、その一部が膨張機ケーシング（34）内で高圧冷媒と分離される一方、残りの一部が油分離器（60）で高圧冷媒と分離される。膨張機ケーシング（34）内で高圧冷媒と分離された冷凍機油は、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ流入する。一方、油分離器（60）で高圧冷媒と分離された冷凍機油は、返油管（61）を通って圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ供給される。

−実施形態５の変形例３−
本実施形態では、冷媒回路（11）に油分離器（70）と返油管（71）を追加してもよい。ここでは、本変形例の空調機（10）について、図２５に示すものと異なる点を説明する。

図２９に示すように、油分離器（70）は、膨張機（30）の流出側に配置されている。この油分離器（70）自体は、上記実施形態４の油分離器（60）と同様に構成されている。つまり、この油分離器（70）は、本体部材（65）と入口管（66）と出口管（67）とを備えている。油分離器（70）は、その入口管（66）が膨張機（30）の流出管（36）に接続され、その出口管（67）が第２四方切換弁（13）の第１のポートに接続されている。

返油管（71）は、その一端が油分離器（70）の本体部材（65）の底部に接続され、その他端が圧縮機ケーシング（24）の底部に接続されている。この返油管（71）は、油分離器（70）の本体部材（65）と圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）を連通させる返油通路を構成している。

本変形例の冷媒回路（11）において、膨張機（30）から流出した冷凍機油は、膨張後の気液二相状態の冷媒と共に油分離器（70）の本体部材（65）内へ流入する。本体部材（65）の内部では、その下部に液冷媒と冷凍機油の混合物が溜まり、その上部にガス冷媒が溜まる。また、冷媒回路（11）で用いられている冷凍機油の比重は、液冷媒の比重よりも大きくなっている。このため、本体部材（65）内の液溜まりでは、その底層ほど冷凍機油の割合が多くなり、その上層ほど液冷媒の割合が多くなる。

上述したように、返油管（71）は本体部材（65）の底部に接続されている。本体部材（65）内の液溜まりの底層に存在する冷凍機油は、返油管（71）を通って圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ供給される。一方、油分離器（70）の出口管（67）は、その下端部が本体部材（65）内の液溜まりに浸かった状態となっている。本体部材（65）内の液溜まりの上層に存在する液冷媒は、出口管（67）を通って本体部材（65）から流出し、冷房運転中であれば室内熱交換器（15）へ供給され、暖房運転中であれば室外熱交換器（14）へ供給される。

《発明の実施形態６》
本発明の実施形態６について説明する。本実施形態の空調機（10）は、上記実施形態５の冷媒回路（11）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の空調機（10）について、上記実施形態５と異なる点を説明する。

図３０及び図３１に示すように、本実施形態の冷媒回路（11）では、圧縮機（20）の吐出管（26）と第１四方切換弁（12）の第１のポートとを繋ぐ配管が省略されている。そして、この冷媒回路（11）では、高圧側導入管（86）の始端が圧縮機（20）の吐出管（26）に接続され、高圧側導出管（87）の終端が第１四方切換弁（12）の第１のポートに接続されている。なお、膨張機ケーシング（34）における高圧側導入管（86）及び高圧側導出管（87）の接続位置は、上記実施形態５の場合と同様である。

本実施形態の冷媒回路（11）において、圧縮機（20）から吐出された冷媒は、その全部が高圧側導入管（86）を通って膨張機ケーシング（34）の内部空間へ流入し、発電機（33）を下から上へ向かって通過した後に高圧側導出管（87）を通って第１四方切換弁（12）へ流入する。

本実施形態では、圧縮機（20）から吐出された高圧冷媒の全てが膨張機ケーシング（34）の内部空間を通過する。このため、本実施形態によれば、上記実施形態５において得られる効果を、一層大きな程度で得ることができる。つまり、本実施形態では、膨張機ケーシング（34）内で高圧冷媒と分離される冷凍機油の量が上記実施形態５の場合に比べて多くなるため、膨張機ケーシング（34）内に貯留される冷凍機油の量を一層確保しやすくなり、冷凍機油の不足によって膨張機（30）が損傷する危険性を一層低減することができる。

−実施形態６の変形例１−
図３２に示すように、本実施形態では、圧縮機（20）の吐出側に油分離器（60）を設け、この油分離器（60）の本体部材（65）の底部と膨張機ケーシング（34）の底部を返油管（62）によって接続してもよい。

ここでは、本変形例の冷媒回路（11）と図３０に示す冷媒回路（11）との相違点について説明する。本変形例の冷媒回路（11）では、高圧側導出管（87）の終端が油分離器（60）の入口管（66）に接続される。それ以外の相違点は、上記実施形態５の変形例１（図２７参照）の冷媒回路（11）と図２５に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態５の変形例１についての説明を援用する。

−実施形態６の変形例２−
図３３に示すように、本実施形態では、圧縮機（20）の吐出側に油分離器（60）を設け、この油分離器（60）の本体部材（65）の底部と圧縮機ケーシング（24）の底部とを返油管（61）によって接続してもよい。

ここでは、本変形例の冷媒回路（11）と図３０に示す冷媒回路（11）との相違点について説明する。本変形例の冷媒回路（11）では、高圧側導出管（87）の終端が油分離器（60）の入口管（66）に接続される。それ以外の相違点は、上記実施形態５の変形例２（図２８参照）の冷媒回路（11）と図２５に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態５の変形例２についての説明を援用する。

−実施形態６の変形例３−
図３４に示すように、本実施形態では、膨張機（30）の流出側に油分離器（70）を設け、この油分離器（70）の本体部材（65）の底部と圧縮機ケーシング（24）の底部とを返油管（71）によって接続してもよい。

本変形例の冷媒回路（11）と図３０に示す冷媒回路（11）との相違点は、上記実施形態５の変形例３（図２９参照）の冷媒回路（11）と図２５に示す冷媒回路（11）との相違点と同じである。そこで、ここでは、本変形例についての説明として、上記実施形態５の変形例３についての説明を援用する。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

−第１変形例−
上記の各実施形態では、図３５に示すように、油流通管（42）の途中に調整手段としてのキャピラリチューブ（54）を設けてもよい。なお、図３５に示す冷媒回路（11）は、上記実施形態１に本変形例を適用したものである。

油流通管（42）にキャピラリチューブ（54）を設けると、油流通管（42）を流れる冷凍機油は、キャピラリチューブ（54）を通過する際に減圧される。このため、互いに内圧の異なる圧縮機ケーシング（24）と膨張機ケーシング（34）が油流通管（42）を介して連通していても、圧縮機ケーシング（24）と膨張機ケーシング（34）のうち内圧の低い方へ冷凍機油が偏ることはない。つまり、キャピラリチューブ（54）は、圧縮機ケーシング（24）と膨張機ケーシング（34）のうち内圧の低い方へ冷凍機油が偏ることがないように、油流通管（42）での冷凍機油の流量を調節している。

−第２変形例−
上記の各実施形態では、図３６，図３７に示すように、油面センサ（51）を圧縮機ケーシング（24）内に設けてもよい。なお、図３６に示す冷媒回路（11）は、上記実施形態３に本変形例を適用したものである。また、図３７に示す冷媒回路（11）は、上記実施形態６に本変形例を適用したものである。

図３６に示す冷媒回路（11）では、圧縮機ケーシング（24）の内圧が膨張機ケーシング（34）の内圧よりも高くなる。このため、油量調節弁（52）が開いた状態の油流通管（42）では、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ向かって冷凍機油が流れる。そこで、コントローラ（53）は、圧縮機ケーシング（24）内の油面位置がある程度以上にまで上昇したと判断すると油量調節弁（52）を開き、圧縮機ケーシング（24）内の油面位置がある程度以下にまで低下したと判断すると油量調節弁（52）を閉じる。

一方、図３７に示す冷媒回路（11）では、膨張機ケーシング（34）の内圧が圧縮機ケーシング（24）の内圧よりも高くなる。このため、油量調節弁（52）が開いた状態の油流通管（42）では、膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）へ向かって冷凍機油が流れる。そこで、コントローラ（53）は、圧縮機ケーシング（24）内の油面位置がある程度以下にまで低下したと判断すると油量調節弁（52）を開き、圧縮機ケーシング（24）内の油面位置がある程度以上にまで上昇したと判断すると油量調節弁（52）を閉じる。

−第３変形例−
上記実施形態１，２及び３では、図３８に示すように、冷媒回路（11）に油冷却用熱交換器（90）を設けてもよい。

油冷却用熱交換器（90）は、例えばプレート式熱交換器や、二重管式熱交換器によって構成される。具体的に、油冷却用熱交換器（90）には、第１流路（91）と第２流路（92）とが形成されている。油冷却用熱交換器（90）の第１流路（91）は、油流通管（42）の途中に設けられる。一方、油冷却用熱交換器（90）の第２流路（92）は、圧縮機（20）の吸入管（25）と第１四方切換弁（12）とを繋ぐ配管の途中に設けられる。そして、油冷却用熱交換器（90）では、油流通管（42）内を流れる冷凍機油と、第１四方切換弁（12）から圧縮機（20）へ向かう低圧冷媒とが熱交換する。

上記実施形態１，２及び３の圧縮機（20）では、圧縮機構（21）で圧縮された高温高圧の冷媒が圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ吐出される。従って、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）に貯留する潤滑油は、比較的高温（例えば８０℃程度）となっている。一方、圧縮機（20）へ吸入される低圧冷媒は、比較的低温（例えば５℃程度）となっている。このため、圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から油流通管（42）へ流入した潤滑油は、油冷却用熱交換器（90）を通過する間に低圧冷媒と熱交換することによって冷却され、その後に膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）へ流れ込む。

ここで、冷媒回路（11）では、室外熱交換器（14）と室内熱交換器（15）のうち蒸発器となっている方での冷媒の吸熱量を確保するには、膨張機（30）から流出する冷媒のエンタルピをできるだけ低くするのが望ましい。これに対し、本変形例では、圧縮機ケーシング（24）内の冷凍機油が油冷却用熱交換器（90）で冷却されてから膨張機ケーシング（34）内へ流入するため、膨張機構（31）で膨張する冷媒へ侵入する熱量を抑えることができる。従って、本変形例によれば、膨張機（30）から流出する冷媒のエンタルピを低く抑えることができ、蒸発器における冷媒の吸熱量を充分に確保することができる。

−第４変形例−
上記の各実施形態では、図３９に示すように、膨張機ケーシング（34）内の膨張機構（31）を断熱材（38）で囲ってもよい。

上述したように、膨張機構（31）を通過する冷媒に外部から熱が侵入すると、侵入した熱量分だけ蒸発器として機能する熱交換器での冷媒の吸熱量が減少してしまう。これに対し、本変形例のように膨張機構（31）を断熱材（38）で囲えば、膨張機構（31）を通過する冷媒へ侵入する熱量を削減することができ、蒸発器として機能する熱交換器の性能を十分に発揮させることができる。

ここで、上記実施形態４〜６のように膨張機ケーシング（34）の内圧が冷凍サイクルの高圧となる場合は、上記実施形態１〜３のように膨張機ケーシング（34）の内圧が冷凍サイクルの低圧となる場合に比べ、膨張機ケーシング（34）内における雰囲気温度が高くなる。このため、本変形例は、上記実施形態４〜６のような膨張機ケーシング（34）の内圧が冷凍サイクルの高圧となるにおいて、特に有効である。

−第５変形例−
上記の各実施形態では、圧縮機構（21）と膨張機構（31）のそれぞれがロータリ式の流体機械によって構成されているが、圧縮機構（21）と膨張機構（31）を構成する流体機械の形式は、これに限定されるものではない。例えば、圧縮機構（21）と膨張機構（31）のそれぞれがスクロール式の流体機械によって構成されていてもよい。また、圧縮機構（21）と膨張機構（31）は、互いに異なる形式の流体機械によって構成されていてもよい。

−第６変形例−
上記の各実施形態では、圧縮機（20）の駆動軸（22）や膨張機（30）の出力軸（32）に形成された給油通路によって遠心ポンプを構成しているが、駆動軸（22）や出力軸（32）の下端に機械式ポンプ（例えばギア式ポンプやトロコイド式ポンプ）を連結し、駆動軸（22）や出力軸（32）で機械式ポンプを駆動して圧縮機構（21）や膨張機構（31）への給油を行ってもよい。

上記実施形態１〜３のように膨張機ケーシング（34）の内圧が冷凍サイクルの低圧となる場合は、膨張機ケーシング（34）内に貯留する冷凍機油の圧力が膨張機構（31）へ流入する冷媒の圧力よりも低くなるため、遠心ポンプでは膨張機構（31）に対する充分な給油量を確保しにくいことも有り得る。また、上記実施形態４〜５のように圧縮機（20）が低圧ドームタイプの場合も、遠心ポンプでは圧縮機構（21）に対する充分な給油量を確保しにくいことも有り得る。従って、圧縮機（20）と膨張機（30）のうちケーシング（24,34）の内圧が冷凍サイクルの低圧となる方には、機械式の給油ポンプを設けるのが望ましい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、圧縮機と膨張機が冷媒回路に設けられている冷凍装置について有用である。

実施形態１における冷媒回路の構成と冷房運転中の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 実施形態１における冷媒回路の構成と暖房運転中の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 実施形態１における冷媒回路の要部拡大図である。 実施形態１の変形例１における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態１の変形例２における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態１の変形例３における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態１の変形例４における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態１の変形例５における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態２における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態２における冷媒回路の要部拡大図である。 実施形態２の変形例１における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態２の変形例２における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態２の変形例３における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態２の変形例４における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態２の変形例５における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態３における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態３における冷媒回路の要部拡大図である。 実施形態３の変形例１における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態３の変形例２における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態３の変形例３における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態３の変形例４における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態３の変形例５における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態４における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態４における冷媒回路の要部拡大図である。 実施形態５における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態５における冷媒回路の要部拡大図である。 実施形態５の変形例１における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態５の変形例２における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態５の変形例３における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態６における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態６における冷媒回路の要部拡大図である。 実施形態６の変形例１における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態６の変形例２における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 実施形態６の変形例３における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 その他の実施形態の第１変形例における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 その他の実施形態の第２変形例における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 その他の実施形態の第２変形例における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 その他の実施形態の第３変形例における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。 その他の実施形態の第４変形例における膨張機の要部拡大図である。

10 空調機（冷凍装置）
11 冷媒回路
20 圧縮機
21 圧縮機構
22 駆動軸（給油機構）
24 圧縮機ケーシング
27 油溜まり
30 膨張機
31 膨張機構
32 出力軸（給油機構）
33 発電機
34 膨張機ケーシング
37 油溜まり
42 油流通管（油流通路）
50 調節手段
51 油面センサ（油面検出器）
52 油量調節弁（制御弁）
60 油分離器
61 返油管（返油通路）
62 返油管（返油通路）
70 油分離器
71 返油管（返油通路）
72 返油管（返油通路）
75 油分離器
77 返油管（返油通路）
80 低圧側連通管（低圧側連通路）
81 低圧側導入管（低圧側導入通路）
82 低圧側導出管（低圧側導出通路）
85 高圧側連通管（高圧側連通路）
86 高圧側導入管（高圧側導入通路）
87 高圧側導出管（高圧側導出通路）
90 油冷却用熱交換器

Claims (16)

1. 圧縮機（20）と膨張機（30）とが接続された冷媒回路（11）を備え、該冷媒回路（11）で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
   上記圧縮機（20）には、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構（21）と、該圧縮機構（21）を収容する圧縮機ケーシング（24）と、該圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）から上記圧縮機構（21）へ潤滑油を供給する給油機構（22）とが設けられ、
   上記膨張機（30）には、流入した冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機構（31）と、該膨張機構（31）を収容する膨張機ケーシング（34）と、該膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）から上記膨張機構（31）へ潤滑油を供給する給油機構（32）とが設けられ、
   上記圧縮機ケーシング（24）と上記膨張機ケーシング（34）は、その一方の内圧が冷凍サイクルの高圧となって他方の内圧が冷凍サイクルの低圧となる一方、
   上記圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）と上記膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）の間で潤滑油を移動させるために該圧縮機ケーシング（24）と該膨張機ケーシング（34）を接続する油流通路（42）と、
   上記油流通路（42）における潤滑油の流通状態を調節するための調節手段（50）とを備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記調節手段（50）は、上記圧縮機ケーシング（24）内の油溜まり（27）又は上記膨張機ケーシング（34）内の油溜まり（37）における油面の位置を検出する油面検出器（51）と、上記油流通路（42）に設けられると共に上記油面検出器（51）の出力信号に基づいて開度が制御される制御弁（52）とを備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１において、
   上記圧縮機構（21）は、上記圧縮機ケーシング（24）の外部から直接吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する一方、
   上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吸入側に接続する配管と上記膨張機ケーシング（34）の内部空間とを連通させる低圧側連通路（80）が設けられている
   ことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１において、
   上記圧縮機構（21）は、上記圧縮機ケーシング（24）の外部から直接吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する一方、
   上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吸入側へ向かう低圧冷媒の一部又は全部を上記膨張機ケーシング（34）の内部空間へ導入するための低圧側導入通路（81）と、上記膨張機ケーシング（34）の内部空間から低圧冷媒を導出して上記圧縮機（20）へ供給するための低圧側導出通路（82）とが設けられている
   ことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項４において、
   上記膨張機ケーシング（34）内には、上記膨張機構（31）によって駆動される発電機（33）が、該膨張機ケーシング（34）の内部空間を仕切るように収容される一方、
   上記膨張機ケーシング（34）の内部空間では、上記発電機（33）によって仕切られた一方の空間に上記低圧側導入通路（81）が、他方の空間に上記低圧側導出通路（82）がそれぞれ接続している
   ことを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項５において、
   上記膨張機ケーシング（34）の内部空間は、上記発電機（33）によって上下に仕切られる一方、
   上記膨張機ケーシング（34）の内部空間では、上記発電機（33）の下側の空間に上記低圧側導入通路（81）が、上記発電機（33）の上側の空間に上記低圧側導出通路（82）がそれぞれ接続している
   ことを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項３又は４において、
   上記冷媒回路（11）には、上記膨張機（30）の流出側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（70）と、該油分離器（70）から上記圧縮機ケーシング（24）内へ潤滑油を供給するための返油通路（71）とが設けられている
   ことを特徴とする冷凍装置。
8. 請求項３又は４において、
   上記冷媒回路（11）には、上記膨張機（30）の流出側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（70）と、該油分離器（70）から上記膨張機ケーシング（34）内へ潤滑油を供給するための返油通路（72）とが設けられている
   ことを特徴とする冷凍装置。
9. 請求項３又は４において、
   上記油流通路（42）を流れる潤滑油を上記圧縮機（20）へ吸入される低圧冷媒と熱交換させて冷却する油冷却用熱交換器（90）を備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
10. 請求項１において、
    上記圧縮機構（21）は、上記圧縮機ケーシング（24）内から吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）の外部へ直接吐出する一方、
    上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吐出側に接続する配管と上記膨張機ケーシング（34）の内部空間とを連通させる高圧側連通路（85）と、上記圧縮機（20）の吐出側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（60）と、該油分離器（60）から上記膨張機ケーシング（34）内へ潤滑油を供給するための返油通路（62）とが設けられている
    ことを特徴とする冷凍装置。
11. 請求項１において、
    上記圧縮機構（21）は、上記圧縮機ケーシング（24）内から吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）の外部へ直接吐出する一方、
    上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）から吐出された高圧冷媒の一部又は全部を上記膨張機ケーシング（34）の内部空間へ導入するための高圧側導入通路（86）と、上記膨張機ケーシング（34）の内部空間から高圧冷媒を導出するための高圧側導出通路（87）とが設けられている
    ことを特徴とする冷凍装置。
12. 請求項１１において、
    上記膨張機ケーシング（34）内には、上記膨張機構（31）によって駆動される発電機（33）が、該膨張機ケーシング（34）の内部空間を仕切るように収容される一方、
    上記膨張機ケーシング（34）では、上記発電機（33）によって仕切られた内部空間の一方に上記高圧側導入通路（86）が、他方に上記高圧側導出通路（87）がそれぞれ接続している
    ことを特徴とする冷凍装置。
13. 請求項１２において、
    上記膨張機ケーシング（34）の内部空間は、上記発電機（33）によって上下に仕切られる一方、
    上記膨張機ケーシング（34）の内部空間では、上記発電機（33）の下側の空間に上記高圧側導入通路（86）が、上記発電機（33）の上側の空間に上記高圧側導出通路（87）がそれぞれ接続している
    ことを特徴とする冷凍装置。
14. 請求項３，４又は１１において、
    上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吐出側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（60）と、該油分離器（60）から上記圧縮機ケーシング（24）内へ潤滑油を供給するための返油通路（61）とが設けられている
    ことを特徴とする冷凍装置。
15. 請求項３，４又は１１において、
    上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吐出側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（60）と、該油分離器（60）から上記膨張機ケーシング（34）内へ潤滑油を供給するための返油通路（62）とが設けられている
    ことを特徴とする冷凍装置。
16. 請求項３，４又は１１において、
    上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（20）の吸入側に配置されて冷媒と潤滑油を分離させる油分離器（75）と、該油分離器（75）から上記膨張機ケーシング（34）内へ潤滑油を供給するための返油通路（77）とが設けられている
    ことを特徴とする冷凍装置。
    

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