冷凍サイクル装置１００は、低圧段圧縮機１１３、高圧段圧縮機１０１、放熱器１０３、気液分離器１０７、膨張弁１０９、膨張機１０５および蒸発器１１１を備えている。低圧段圧縮機１１３と膨張機１０５とは、軸１１６で連結されており、膨張機１０５が冷媒から回収した動力で低圧段圧縮機１１３が駆動される。低圧段圧縮機１１３と高圧段圧縮機１０１とは、中間圧流路１１４によって直列に接続されている。気液分離器１０７と中間圧流路１１４とは、往還流路１１５によって接続されている。往還流路１１５は、冷媒が双方向に流通しうるように構成されている。膨張弁１０９の開度を制御することによって、往還流路１１５の冷媒流量が調節される。