(57)【要約】【課題】エネルギーロスの低減、及び、スクロールのスラスト方向の荷重アンバランスの低減を図る。【解決手段】スクロール型流体機械１００において、背圧室Ｈ３は、可動スクロール３の背面３ａ１と、スラスト受け面２４ｃと、背面３ａ１とスラスト受け面２４ｃとの間に多重の環状に配置される複数の環状シール部材１９（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）とにより複数の領域（Ｈ３ａ，Ｈ３ｂ，Ｈ３ｃ）に区画されると共に、背圧室Ｈ３内の圧力より低圧の領域との連通が遮断されている。可動スクロール３の第２底板３ａを板厚方向に貫通する貫通孔３ｄが前記複数の領域のそれぞれの領域（Ｈ３ａ，Ｈ３ｂ，Ｈ３ｃ）に対応して開口される。前記複数の領域のそれぞれの領域は当該領域に対応する貫通孔３ｄを介して前記複数の密閉空間Ｓのうち当該貫通孔３ｄが開口する密閉空間Ｓに連通している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛み合わされる第１スクロール及び第２スクロールを有し、前記第１スクロール及び前記第２スクロールのうちの少なくとも一方のスクロールが他方のスクロールに対して公転旋回運動することにより、前記第１スクロールと前記第２スクロールとの間に前記公転旋回運動に伴って容積変化する複数の密閉空間を形成するスクロールユニットと、
前記一方のスクロールの底板における前記他方のスクロールとは反対側に形成される背圧室と、
を備え、前記一方のスクロールを背圧室内圧力により前記他方のスクロール側に向けて押圧しつつ、前記スクロールユニットにより流体を圧縮又は膨張させる、スクロール型流体機械であって、
前記背圧室は、前記一方のスクロールの前記底板における背面と、該背面に対向し前記一方のスクロールからのスラスト力を受けるスラスト受け面と、前記背面と前記スラスト受け面との間において多重の環状に配置される複数の環状シール部材とにより複数の領域に区画されると共に、当該背圧室内の圧力より低圧の領域との連通が遮断されており、
前記一方のスクロールの前記底板をその板厚方向に貫通する貫通孔が前記複数の領域のそれぞれの領域に対応して開口され、
前記複数の領域のそれぞれの領域は、当該領域に対応する前記貫通孔を介して、前記複数の密閉空間のうち当該貫通孔が開口する密閉空間に連通している、スクロール型流体機械。
【請求項２】
前記背面及び前記スラスト受け面は、それぞれ平坦な平面状に形成されている、請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記複数の環状シール部材は、環状の内側シール部材と、該内側シール部材の外側に環状に配置される外側シール部材と、前記内側シール部材と前記外側シール部材との間に環状に配置される中間シール部材とからなり、
前記背圧室は、前記内側シール部材の内側の中心領域と、前記内側シール部材と前記中間シール部材との間の中間領域と、前記中間シール部材と前記外側シール部材との間の外側領域とに区画されている請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
少なくとも、前記スクロールユニットと、該スクロールユニットを駆動するため又は該スクロールユニットからの動力を出力するためのクランクシャフトと、前記クランクシャフトを回動可能に支持する軸受とを内部に収容するハウジングを備え、
前記クランクシャフトを回動可能に支持する軸受は、前記背圧室の外に配置されている、請求項１〜３のいずれか一つに記載のスクロール型流体機械。
【請求項５】
前記複数の環状シール部材のうち最も外側の環状シール部材は、前記ハウジング内における前記クランクシャフトの収容領域と前記背圧室の内部との間の連通を遮断している、請求項４に記載のスクロール型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに噛み合わされる固定スクロール及び可動スクロールを有し、これらにより形成される密閉空間の容積を変化させることで流体を圧縮又は膨張させるスクロール型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール型流体機械は、互いに噛み合わされる第１スクロール及び第２スクロールを有し、第１スクロール及び第２スクロールのうちの少なくとも一方のスクロールが他方のスクロールに対して公転旋回運動することにより、第１スクロールと第２スクロールとの間に前記公転旋回運動に伴って容積変化する複数の密閉空間を形成するスクロールユニットと、前記一方のスクロールの底板における前記他方のスクロールとは反対側に形成される背圧室と、を備えている。そして、前記スクロール型流体機械は、前記一方のスクロールを背圧室内圧力（背圧）により前記他方のスクロール側に向けて押圧しつつ、流体を圧縮又は膨張させる。
【０００３】
この種のスクロール型流体機械としては、例えば、特許文献１に記載されたスクロール型圧縮機（以下では、スクロール型流体機械という）が一般的に知られている。特許文献１に記載されたスクロール型流体機械は、前記一方のスクロールとしての旋回スクロールと前記他方のスクロールとしての固定スクロールとを有し、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間に前記複数の密閉空間を形成している。そして、このスクロール型流体機械では、前記公転旋回運動に伴って前記密閉空間の容積を減少させることにより、吸入室から前記密閉空間に流入する流体としての冷媒を圧縮し吐出室を経由して外部へ吐出している。そして、前記背圧室は前記旋回スクロールの底板の背面側において円環状の空間として設けられている。この背圧室に、吐出室内の冷媒を中間圧に減圧して間欠的に供給することにより、前記旋回スクロールの前記底板に作用する前記スクロールユニットの駆動軸の軸心方向についての圧縮反力による荷重（つまり、スラスト方向の荷重）に抗するための背圧荷重を発生させている。詳しくは、吐出室の冷媒の一部を背圧室へ供給する冷媒供給経路と、背圧室の冷媒を吸入室領域に排出する冷媒排出経路とが設けており、背圧室への冷媒の供給流量と排出流量とをバランスさせることによって、背圧室内全体の背圧を所定値に設定する構造を有しているといえる。同様に、特許文献２に記載されたスクロール型圧縮機においても、圧縮室の冷媒の一部を背圧室へ供給する背圧供給路と、背圧室の冷媒を吸入室領域へ排出する絞り通路とが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０１１７３号公報
【特許文献２】特開２０１８−１６８７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載されたスクロール型流体機械では、背圧室は、上記冷媒排出経路や上記絞り通路によって、背圧室内の圧力より低圧の低圧領域に連通されている。このため、吐出室内の流体の一部は背圧室へ供給され、その背圧室内の流体は、冷媒排出経路や絞り通路によって、背圧室から低圧領域に垂れ流されることになる。したがって、この垂れ流された分だけ、エネルギーロスが生じている。
【０００６】
また、特許文献１や特許文献２に記載されたスクロール型流体機械は圧縮機であり、前記密閉空間内の圧力は前記旋回スクロール及び前記固定スクロールの渦巻外端部側から渦巻中央部側に進むにしたがって上昇する。したがって、前記複数の密閉空間の全体の圧力分布は概ね前記旋回スクロールの前記底板の外周部から中心部に向かって上昇する分布を示す。そのため、前記旋回スクロールに作用する前記軸心方向の圧縮反力による荷重は概ね前記旋回スクロールの前記底板の前記外周部から前記中心部に向かうにしたがって上昇する。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたスクロール型流体機械では、前記背圧室は、前記底板における一番低い圧縮反力の作用する前記外周部に前記中間圧の円環状の一つの空間として設けられているだけである。そして、前記背圧室は前記底板のうちの一番高い圧縮反力の作用する前記中心部には積極的に設けられておらず、この中心部にはせいぜい前記中間圧より低圧の前記冷媒の吸入領域の圧力が背圧として作用し得る程度である。また、特許文献２に記載されたスクロール型流体機械では、背圧室には、前記背圧供給路を介して、複数の密閉空間のうちの中央部側の前記圧縮室の高圧の冷媒が供給されているだけであり、背圧室の全体の圧力は全体に亘って略一定である。つまり、これらのスクロール型流体機械では、前記複数の密閉空間の全体の圧力分布と背圧全体の圧力分布とが全く異なっている。したがって、前記密閉空間の圧力と背圧が前記底板の前記外周部と前記中心部との間に亘ってバランスしておらず、前記圧縮反力による荷重と前記背圧荷重とのアンバランス、つまり、前記旋回スクロールの前記軸心方向（スラスト方向）の荷重アンバランスが生じやすい。そして、この荷重アンバランスに起因して、前記旋回スクロールの前記底板と前記固定スクロールのラップの突出端部との間などに過大な摺動損失や過大な隙間が生じたり、前記旋回スクロールの前記底板に歪みが生じたりするおそれがある。
【０００８】
また、特許文献１に記載されたスクロール型流体機械では、前記背圧室の圧力を調整するための流路は、吐出室を形成するブロックと前記固定スクロール及び前記旋回スクロールを経由して比較的に長い流路長を有し且つその流路経路が複雑であるため、前記冷媒の流通過程において、圧力損失が生じ易い。したがって、前記荷重アンバランスが益々生じ易い構造となっている。特許文献２に記載されたスクロール型流体機械も同様である。なお、特許文献１及び特許文献２に記載のスクロール型流体機械は圧縮機であるが、膨張機の場合においても同様に前記エネルギーロスの低減や前記荷重アンバランスの低減が求められている。
【０００９】
本発明は上記問題点に着目してなされたものであり、エネルギーロスを低減可能であると共に、スクロールユニットの少なくとも一方のスクロールに作用するスラスト方向の荷重アンバランスを効果的に低減可能なスクロール型流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面によると、互いに噛み合わされる第１スクロール及び第２スクロールを有し、前記第１スクロール及び前記第２スクロールのうちの少なくとも一方のスクロールが他方のスクロールに対して公転旋回運動することにより、前記第１スクロールと前記第２スクロールとの間に前記公転旋回運動に伴って容積変化する複数の密閉空間を形成するスクロールユニットと、前記一方のスクロールの底板における前記他方のスクロールとは反対側に形成される背圧室と、を備え、前記一方のスクロールを背圧室内圧力により前記他方のスクロール側に向けて押圧しつつ前記スクロールユニットにより流体を圧縮又は膨張させる、スクロール型流体機械が提供される。前記背圧室は、前記一方のスクロールの前記底板における背面と、該背面に対向し前記一方のスクロールからのスラスト力を受けるスラスト受け面と、前記背面と前記スラスト受け面との間において多重の環状に配置される複数の環状シール部材とにより複数の領域に区画されると共に、当該背圧室内の圧力より低圧の領域との連通が遮断されている。前記一方のスクロールの前記底板をその板厚方向に貫通する貫通孔が前記複数の領域のそれぞれの領域に対応して開口される。前記複数の領域のそれぞれの領域は、当該領域に対応する前記貫通孔を介して、前記複数の密閉空間のうち当該貫通孔が開口する密閉空間に連通している。
【発明の効果】
【００１１】
前記一側面によるスクロール型流体機械では、前記背圧室は、当該背圧室内の圧力より低圧の領域（つまり、圧縮機である場合には吸入室、膨張機である場合には膨張した低圧の流体が排出される排出領域）に連通していない。つまり、背圧室内の圧力を逃がすための特許文献１の上記冷媒排出経路や特許文献２の上記絞り通路のような逃がし通路（放圧通路）が、前記一側面によるスクロール型流体機械では積極的に設けられていない。したがって、前記一側面によるスクロール型流体機械では、圧縮機の場合には圧縮動作により得た高圧の流体の一部を背圧形成のために前記貫通孔を介して前記背圧室へ供給したとしても、その流体が前記背圧室内の圧力より低圧の領域へ垂れ流されることはない。また、前記一側面によるスクロール型流体機械では、膨張機の場合には流入する高圧流体の一部を背圧形成のために前記貫通孔を介して前記背圧室へ供給したとしても、その流体が前記背圧室内の圧力より低圧の領域へ垂れ流されることはない。その結果、圧縮機及び膨張機のいずれにおいても、エネルギーロスの低減を図ることができる。
【００１２】
また、前記一側面によるスクロール型流体機械では、前記背圧室は、前記一方のスクロールの前記底板における背面と、該背面に対向し前記一方のスクロールからのスラスト力を受けるスラスト受け面と、前記背面と前記スラスト受け面との間において多重の環状に配置される複数の環状シール部材とにより複数の領域に区画されている。そして、前記一方のスクロールの前記底板をその板厚方向に貫通する貫通孔が前記複数の領域のそれぞれの領域に対応して開口されており、前記複数の領域のそれぞれの領域は、当該領域に対応する前記貫通孔を介して、前記複数の密閉空間のうち当該貫通孔が開口する密閉空間に連通している。これにより、前記底板の前記背面に作用する背圧全体の圧力分布を、前記底板の密閉室側端面に作用する前記複数の密閉空間の全体の圧力分布に概ね合わせることができる。また、前記貫通孔は単に前記底板を板厚方向に貫通しているだけであるため、従来の流路よりも流路長が短いと共にその流路経路が簡素である。したがって、前記貫通孔を介した流体の流通過程における圧力損失が従来よりも低くなる。これらにより、前記一側面によるスクロール型流体機械では、前記一方のスクロールに作用するスラスト方向の荷重と背圧荷重との荷重アンバランスを効果的に低減することができる。
【００１３】
このようにして、エネルギーロスを低減可能であると共に、スクロールユニットにおける少なくとも一方のスクロールのスラスト方向の荷重アンバランスを効果的に低減可能なスクロール型流体機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態におけるスクロール型流体機械の概略断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】前記スクロール型流体機械のクランクシャフトの正面図である。
【図４】前記スクロール型流体機械の揺動部材の正面図である。
【図５】前記スクロール型流体機械のスラスト受け部の正面図である。
【図６】前記スクロール型流体機械の可動スクロールの背面図である。
【図７】前記スクロール型流体機械の要部の概略断面図である。
【図８】図７に示すＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図９】前記可動スクロールに作用するスラスト方向の荷重について説明するための概念図である。
【図１０】本発明の第２実施形態におけるスクロール型流体機械の概略断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態におけるスクロール型流体機械の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。尚、本発明に係るスクロール型流体機械は、圧縮機あるいは膨張機として使用することができるが、ここでは圧縮機の例で説明する。
【００１６】
まず、本発明の第１実施形態について図１〜図６により説明する。
図１は本実施形態におけるスクロール型流体機械の全体構成を示す概略の断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。図３〜図６はそれぞれスクロール型流体機械の部品図であり、図３はクランクシャフトの正面図、図４は揺動部材の正面図、図５はスラスト受け部の正面図、図６は可動スクロールの背面図である。
【００１７】
本実施形態におけるスクロール型流体機械１００は、例えば車両用空調装置の冷媒回路に組み込まれ、冷媒回路の低圧側から吸入した冷媒（流体）を圧縮して吐出する圧縮機である。このスクロール型流体機械１００は、スクロールユニット１と、ハウジング１０と、駆動力をスクロールユニット１に伝達する駆動機構２０とを備えている。スクロールユニット１及び駆動機構２０は、ハウジング１０の内部に収容されている。なお、本実施形態においては、スクロール型流体機械１００は、スクロールユニット１の駆動源である電動モータ３０をもハウジング１０内に備える。さらに、スクロール型流体機械１００は、電動モータ３０の駆動制御用のインバータ４０をハウジング１０の内部に収容されており、いわゆるインバータ一体型電動圧縮機の例で説明する。
【００１８】
スクロールユニット１は、図１に示すように、互いに噛み合わされる固定スクロール２及び可動スクロール３を有する。スクロール型流体機械１００は、可動スクロール３が固定スクロール２に接しつつ固定スクロール２の軸心Ｘ’周りに公転旋回運動し固定スクロール２との間に前記公転旋回運動に伴って容積変化する後述する複数の密閉空間Ｓを形成するように構成されている。また、本実施形態では、スクロールユニット１は、密閉空間Ｓにより冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。例えば、固定スクロール２及び可動スクロール３はアルミニウム合金からなる。
【００１９】
具体的には、固定スクロール２は、概ね円盤状に形成されると共に中心部に吐出孔２ａ１が開口された第１底板２ａと、第１底板２ａの一端面に立設される渦巻状の第１ラップ２ｂとを有する。可動スクロール３は、第１底板２ａの前記一端面と対向する一端面を有する概ね円盤状の第２底板３ａと、第２底板３ａの前記一端面に立設される渦巻状の第２ラップ３ｂとを有する。また、固定スクロール２の第１底板２ａは可動スクロール３の第２底板３ａより大きな径を有する。
【００２０】
固定スクロール２と可動スクロール３は、第１ラップ２ｂと第２ラップ３ｂとを互いに噛み合わせるように配置される。具体的には、固定スクロール２と可動スクロール３は、第１ラップ２ｂの周方向の角度と第２ラップ３ｂの周方向の角度が互いにずれた状態で、第１ラップ２ｂの側壁と第２ラップ３ｂの側壁が互いに部分的に接触するように配設される。これにより、第１ラップ２ｂと第２ラップ３ｂとの間に、複数の密閉空間Ｓ（本実施形態では圧縮室）が形成される。つまり、複数の密閉空間Ｓが固定スクロール２と可動スクロール３との間に形成される。また、固定スクロール２と可動スクロール３は、第１ラップ２ｂの突出端部と第２底板３ａとの間に隙間（以下、第１ラップ端隙間という）を有し、第２ラップ３ｂの突出端部と第１底板２ａとの間に隙間（以下、第２ラップ端隙間という）を有するように配設される。本実施形態では、第１ラップ２ｂの突出端部に形成される溝部と、第２ラップ３ｂの突出端部に形成される溝部とに、それぞれチップシール部材４が嵌め込まれている。このチップシール部材４により、密閉空間Ｓの気密性が適切に維持され、その結果、スクロール型流体機械１００における冷媒の圧縮性能が維持される。なお、複数の密閉空間Ｓについては後に詳述する。
【００２１】
より具体的には、固定スクロール２は、第１底板２ａの前記一端面における外縁部に立設される円筒状の円筒部２ｃを有している。円筒部２ｃは、ハウジング１０の後述するセンターハウジング１１の一端側（図１では上側）の開口の内径に合せた外径を有している。固定スクロール２は、第１ラップ２ｂ及び円筒部２ｃをセンターハウジング１１の内側に向けて、センターハウジング１１の一端開口を塞ぐように、センターハウジング１１内に嵌め込まれている。
【００２２】
本実施形態において、可動スクロール３の第２底板３ａの背面３ａ１は、平坦な平面状に形成されている。なお、第２底板３ａの背面３ａ１は、換言すると、第２底板３ａの他端面、又は、第２底板３ａにおける固定スクロール２とは反対側の端面ということもできる。
【００２３】
可動スクロール３は、駆動機構２０を介して、その自転が阻止された状態で、固定スクロール２の軸心Ｘ’周りに公転旋回運動可能に構成されている。これにより、スクロールユニット１は、固定スクロール２と可動スクロール３との間の密閉空間Ｓを中央部に移動させ、その容積を徐々に減少させる。その結果、スクロールユニット１は、第１ラップ２ｂ及び第２ラップ３ｂの渦巻外端部側から密閉空間Ｓ内に流入する冷媒を密閉空間Ｓ内で圧縮する。
【００２４】
このようにして、互いに噛み合わされる固定スクロール２及び可動スクロール３を有し、可動スクロール３が固定スクロール２に対して公転旋回運動することにより、固定スクロール２と可動スクロール３との間に前記公転旋回運動に伴って容積変化する複数の密閉空間Ｓを形成する、スクロールユニット１が構成されている。
【００２５】
なお、膨張機の場合には、密閉空間Ｓが逆に第１ラップ２ｂ及び第２ラップ３ｂの中央部から渦巻外端部へ向かって移動されることにより、密閉空間Ｓの容積が増大方向に変化し、第１ラップ２ｂ及び第２ラップ３ｂの中央部側から密閉空間Ｓ内に取込まれた流体が膨張される。また、本実施形態において、可動スクロール３が本発明に係る「第１スクロール及び第２スクロール」のうちの「一方のスクロール」に相当し、固定スクロール２が本発明に係る「第１スクロール及び第２スクロール」のうちの「他方のスクロール」に相当し、第２底板３ａが本発明に係る「一方のスクロールの底板」に相当する。
【００２６】
ハウジング１０は、センターハウジング１１と、フロントハウジング１２と、インバータカバー１３と、リアハウジング１４と、を有する。そして、これら（１１，１２，１３，１４）がボルト１５などの締結部材によって一体的に締結されてスクロール型流体機械１００のハウジング１０が構成される。ハウジング１０は例えばアルミニウム合金からなる。
【００２７】
センターハウジング１１は、概ね円筒状の周壁部１１ａと周壁部１１ａの長手方向中間の内周面に沿って内側に突設される環状の突設部１１ｂとを有する。センターハウジング１１の内部には、主に、スクロールユニット１、駆動機構２０、電動モータ３０が収容される。周壁部１１ａの一端部には、リアハウジング１４の外縁部１４ａの端面が当接されている。また、周壁部１１ａの他端側（図１では下側）の開口はフロントハウジング１２により閉止される。
【００２８】
周壁部１１ａには、冷媒が流入する低圧側ポート（吸入ポート）Ｃ１が形成されている。冷媒回路の低圧側からの冷媒は、この低圧側ポートＣ１を介してセンターハウジング１１内に吸入される。したがって、センターハウジング１１内の空間は吸入室Ｈ１として機能している。なお、冷媒が吸入室Ｈ１内で電動モータ３０の周囲等を流通することにより、電動モータ３０が冷却されるように構成されている。そして、図１において、電動モータ３０の上側の空間は、電動モータ３０の下側の空間と連通し、電動モータ３０の下側の空間と共に一つの吸入室Ｈ１を構成する。また、吸入室Ｈ１内には、駆動機構２０等の摺動部位の潤滑のために、適量の潤滑オイルが貯留されている。そのため、吸入室Ｈ１において、冷媒は潤滑オイルとの混合流体として流れている。
【００２９】
突設部１１ｂにおけるリアハウジング１４側の端面１１ｂ１は駆動機構２０の後述する駆動軸２１ａの回転軸心Ｘと直交する円環状の面として形成されている。この端面１１ｂ１には、駆動機構２０の後述するスラスト受け部２４が当接される。このスラスト受け部２４とリアハウジング１４との間に、固定スクロール２が挟持されることにより、固定スクロール２がスラスト受け部２４と伴にセンターハウジング１１内に固定されている。
【００３０】
フロントハウジング１２は、全体として一端開口の箱状に形成されており、センターハウジング１１の周壁部１１ａの他端側の開口を閉止する箱底部１２ａと、箱底部１２ａの外縁部に突設される側壁部１２ｂとを有し、内部にインバータ４０を収容する。箱底部１２ａの中央部には、駆動軸２１ａの端部（図１では下端部）を支持するフロントベアリング１６を保持する筒状の支持部１２ａ１がセンターハウジング１１の内側に向って突設されている。
【００３１】
インバータカバー１３は、板状に形成され、フロントハウジング１２の前記一端開口を閉止するものであり、ボルト１５によりフロントハウジング１２の側壁部１２ｂに締結される。
【００３２】
リアハウジング１４は、センターハウジング１１の周壁部１１ａの外径に合わせた外径を有する概ね円盤状に形成され、その中央部１４ｂが外方に膨出するように形成されている。そして、このリアハウジング１４は、その外縁部１４ａが周壁部１１ａの一端部に適宜本数のボルト１５などの締結部材によって締結されている。
【００３３】
また、リアハウジング１４の外縁部１４ａにおける径方向の内側部位１４ａ１は、センターハウジング１１の周壁部１１ａの内周面より内側に張り出している。この内側部位１４ａ１が固定スクロール２の第１底板２ａの外縁部に当接することにより、固定スクロール２がスラスト受け部２４とリアハウジング１４（詳しくは、内側部位１４ａ１）との間に挟持される。リアハウジング１４の膨出形成された中央部１４ｂと第１底板２ａとにより、冷媒の吐出室Ｈ２が区画される。固定スクロール２におけるリアハウジング１４の内側部位１４ａ１との当接部位（前記外縁部）には、シール部材１７が設けられている。吐出室Ｈ２は第１底板２ａの中心部に形成された吐出孔２ａ１を経由して密閉空間Ｓに連通する。そして、この吐出室Ｈ２には、一方弁１８が吐出孔２ａ１の開口を覆うように設けられている。この一方弁１８は、吐出室Ｈ２から密閉空間Ｓへの流れを規制する逆止弁である。吐出室Ｈ２内には、密閉空間Ｓで圧縮された冷媒が吐出孔２ａ１及び一方弁１８を介して吐出される。吐出室Ｈ２内の圧縮冷媒はリアハウジング１４に形成される吐出ポート（図示省略）を介して冷媒回路の高圧側に吐出される。
【００３４】
駆動機構２０は、可動スクロール３の自転を阻止すると共に可動スクロール３に固定スクロール２の軸心Ｘ’周りの公転駆動力を伝達するための機構である。
【００３５】
図１及び図２に示すように、本実施形態において、駆動機構２０は、クランクシャフト２１と、旋回軸受２２と、環状の揺動部材２３と、スラスト受け部２４と、自転阻止機構部２５と、リアベアリング２６と、連結ピン２５ａと、を含む。
【００３６】
図１及び図３に示すように、クランクシャフト２１は、スクロールユニット１を駆動するためのシャフトであり、駆動軸２１ａと偏心軸２１ｂとを有する。駆動軸２１ａは、回転軸心Ｘ周りに回転駆動される。駆動軸２１ａの回転軸心Ｘは固定スクロール２の軸心Ｘ’に合わせられている。偏心軸２１ｂは駆動軸２１ａの軸方向の一端部（図１では上端部）に回転軸心Ｘに対して偏心して設けられる。クランクシャフト２１は例えば合金鋼からなる。
【００３７】
駆動軸２１ａの前記一端部には、フランジ状に形成されたフランジ部２１ａ１が偏心軸２１ｂと一体に設けられている。駆動軸２１ａの他端部は、縮径され、支持部１２ａ１に嵌合されるフロントベアリング１６によって回転可能に支持されている。
【００３８】
本実施形態では、偏心軸２１ｂと一体に形成されたフランジ部２１ａ１に、可動スクロール３に対する重量バランスを確保するためのカウンターウェイト２７がクランクシャフト２１と別体で形成されている。カウンターウェイト２７は、フランジ部２１ａ１にリベットなどの締結部材（図示省略）により固定されている。具体的には、カウンターウェイト２７は、概ね扇状に形成されており、駆動軸２１ａの前記一端部において、フランジ部２１ａ１の外周部における所定角度部位に、フランジ部２１ａ１のフランジ面と概ね面一になるように固定されている。
【００３９】
偏心軸２１ｂは、具体的には、駆動軸２１ａの回転軸心Ｘに対して偏心した軸心を中心とした円形断面を有し、スクロールユニット１側に向って延伸している。
【００４０】
本実施形態では、偏心軸２１ｂには、回転軸心Ｘと同心の円形孔２１ｂ１が形成されている。つまり、偏心軸２１ｂの外径の中心は、駆動軸２１ａの回転軸心Ｘに対して偏心した軸心上に位置するが、偏心軸２１ｂの内径の中心は、駆動軸２１ａの回転軸心Ｘ上に位置している。換言すると、偏心軸２１ｂは筒状に形成されており、筒外径の中心は、固定スクロール２の第１ラップ２ｂ及び可動スクロール３の第２ラップ３ｂが適切に摺動するように、筒内径の中心に対して偏心している。
【００４１】
本実施形態では、偏心軸２１ｂは、駆動軸２１ａと別体で形成されている。具体的には、偏心軸２１ｂの円形孔２１ｂ１の孔径は駆動軸２１ａの外径に合わせられており、偏心軸２１ｂを貫通している。フランジ部２１ａ１は偏心軸２１ｂの一端部の外周に鍔状に形成されている。駆動軸２１ａの前記一端部が偏心軸２１ｂの円形孔２１ｂ１にリアベアリング２６の収容領域を残して圧入されることにより、偏心軸２１ｂが駆動軸２１ａの前記一端部に固定されている。つまり、円形孔２１ｂ１の孔壁面と駆動軸２１ａの前記一端部の端面とにより、クランクシャフト２１の一端部（偏心軸側端部）に、円形凹部が形成される。この円形凹部には、後述するスラスト受け部２４の凸部２４ｂが挿入される。
【００４２】
旋回軸受２２は、偏心軸２１ｂと嵌合する軸受であり、例えば、偏心軸２１ｂの外周面に外嵌される軸受である。本実施形態では、旋回軸受２２は、円筒状のすべり軸受からなる。旋回軸受２２は、概ね偏心軸２１ｂのフランジ部２１ａ１のフランジ面からの突設高さに合わせた高さを有している。
【００４３】
揺動部材２３は、旋回軸受２２の外周面に外嵌される。揺動部材２３は、旋回軸受２２の高さに合わせた厚みを有した円盤状に形成され、例えば、アルミニウム系合金材からなる。揺動部材２３の中心部には、旋回軸受２２の外径に合わせた内径を有する旋回軸受用取付孔２３ａが開口されている。
【００４４】
図４に示すように、揺動部材２３の外縁部における周方向に等間隔に離間した複数（図２及び図４では、６箇所）の部位には、それぞれ、後述する連結ピン２５ａが挿通される孔（以下では、挿通孔という）２３ｂが貫通されている。揺動部材２３は、その外縁部における各挿通孔２３ｂの間の領域がそれぞれ径方向内側に凹むように形成されている。これにより、揺動部材２３の軽量化が図られている。また、揺動部材２３の外縁部の凹みは、後述するスラスト受け部２４の貫通孔２４ａと伴に、吸入室Ｈ１からスクロールユニット１の第１ラップ２ｂ及び第２ラップ３ｂの渦巻外端部付近に形成される空間Ｈ４へ冷媒（詳しくは冷媒と潤滑オイルとの混合流体）を導入するための冷媒導入通路として機能することになる。したがって、揺動部材２３の外縁部の凹みにより、前記冷媒導入通路が十分に確保され、前記冷媒導入通路の圧損の低減を容易に図ることができる。そして、揺動部材２３の旋回軸受用取付孔２３ａの孔壁面と偏心軸２１ｂの外周面との間に、旋回軸受２２が取り付けられている。旋回軸受２２は、例えば、偏心軸２１ｂの外周面と旋回軸受用取付孔２３ａの孔壁面のいずれか一方の面に沿って圧入されると共に、偏心軸２１ｂの外周面と旋回軸受用取付孔２３ａの孔壁面のいずれか他方の面に沿って摺動可能に嵌合される。これにより、揺動部材２３は、旋回軸受２２を介して偏心軸２１ｂの軸心（つまり、駆動軸２１ａの回転軸心Ｘに対して偏心した軸心）周りに回動可能に偏心軸２１ｂに取り付けられている。なお、旋回軸受２２は、偏心軸２１ｂの外周面と旋回軸受用取付孔２３ａの孔壁面の双方の面に対して、それぞれ、摺動可能に嵌合されてもよい。
【００４５】
スラスト受け部２４は、図１に示すように、可動スクロール３の第２底板３ａと揺動部材２３との間に設けられ、可動スクロール３の第２底板３ａの背面３ａ１に対向し可動スクロール３からのスラスト力を受けるスラスト受け面２４ｃを有するものである。本実施形態では、スラスト受け面２４ｃは、第２底板３ａの背面３ａ１と同様に、平坦な平面状に形成されている。
【００４６】
本実施形態では、スラスト受け部２４は、ハウジング１０と別体で形成されている。具体的には、スラスト受け部２４は、例えば、可動スクロール３、揺動部材２３及びハウジング１０等に採用される材料（例えば、アルミニウム系合金）よりも良好な耐摩耗性を有する鋼材等の適宜の部材からなる。スラスト受け部２４は、センターハウジング１１の前記一端側（図１では上側）の開口の内径に合せた外径を有した概ね円盤状に形成されている。スラスト受け部２４における揺動部材側端面（つまり、スラスト受け面２４ｃとは反対側の端面）はセンターハウジング１１の突設部１１ｂの端面１１ｂ１に当接している。スラスト受け部２４は、例えば、その外縁部が固定スクロール２の円筒部２ｃの先端面と突設部１１ｂの端面１１ｂ１との間に挟持されることにより、センターハウジング１１内に固定される。固定スクロール２に対するスラスト受け部２４の周方向についての角度位置は、図示省略したピン及びピン穴等の適宜の位置決め手段により定められている。
【００４７】
本実施形態では、センターハウジング１１内の空間は、スラスト受け部２４により、スクロールユニット１の収容領域（図１では、上側の空間）とクランクシャフト２１を含む駆動機構２０の主要な構成要素の収容領域（図１では、下側の空間）とに区画される。また、クランクシャフト２１は、スラスト受け部２４とフロントベアリング１６によって回転軸心Ｘ方向の遊び量が規制されている。
【００４８】
図１及び図５に示すように、スラスト受け部２４の外縁部には、当該外縁部を貫通する複数の貫通孔２４ａが開口されている。本実施形態では、貫通孔２４ａは、円形に開口され、スラスト受け部２４の外縁部における周方向に等間隔に離間した複数（図５では、６箇所）の部位に開口されている。
【００４９】
本実施形態では、スラスト受け部２４の揺動部材側端面の中央部位に、円柱状の凸部２４ｂが突設されている。凸部２４ｂはリアベアリング２６の内径に合せた外径を有する。凸部２４ｂの突出高さは、概ね旋回軸受２２の高さに合わせられている。凸部２４ｂの外周面には、リアベアリング２６が外嵌される。
【００５０】
また、スラスト受け部２４の貫通孔２４ａは、前述したように、空間Ｈ４へ冷媒を導入するための冷媒導入通路として機能する。この貫通孔２４ａは、空間Ｈ４と吸入室Ｈ１との間を連通しているので、空間Ｈ４内の圧力は吸入室Ｈ１内の圧力（吸入室内圧力）と等しい。
【００５１】
図１及び図６に示すように、可動スクロール３の第２底板３ａの外縁部には、複数の孔３ｃが開口されている。この可動スクロール３の孔３ｃは、揺動部材２３に開口される挿通孔２３ｂの開口位置と同一の位置に開口されている。
【００５２】
図７及び図８は、所定の公転旋回角度位置（以下では、位相角という）における可動スクロール３の噛合状態を説明するための概念図であり、図７は要部縦断面図、図８は図７に示すＢ−Ｂ矢視断面図である。図７及び図８に示す要部の形状は図１のものと完全に一致していない。図１では、図の簡略化のため第１ラップ２ｂ及び第２ラップ３ｂの数を減じて図示されている。また、図１に示す可動スクロール３の位相角と図７及び図８に示す可動スクロール３の位相角は異なる。図７及び図８では、図の簡略化のため可動スクロール３の孔３ｃは図示省略されている。
【００５３】
図７に示すように、スクロール型流体機械１００は、可動スクロール３の第２底板３ａにおける固定スクロール２とは反対側（つまり、背面３ａ１側）に形成される背圧室Ｈ３を備えている。スクロール型流体機械１００は、可動スクロール３を背圧室Ｈ３内の圧力（背圧室内圧力）により固定スクロール２側に向けて押圧しつつスクロールユニット１を回転させる。
【００５４】
背圧室Ｈ３は、可動スクロール３の第２底板３ａにおける背面３ａ１と、スラスト受け部２４のスラスト受け面２４ｃと、背面３ａ１とスラスト受け面２４ｃとの間において多重の環状に配置される複数（図では三個）の環状シール部材１９とにより複数の領域（図では三領域）に区画されている。背圧室Ｈ３は、当該背圧室Ｈ３内の圧力より低圧の領域との連通が遮断されている。つまり、スクロール型流体機械１００では、背圧室Ｈ３と吸入室Ｈ１とが直接的に連通しておらず、背圧室Ｈ３内の圧力を逃がすための逃がし通路（放圧通路）が積極的に設けられていない。
【００５５】
図７及び図８に示すように、可動スクロール３の第２底板３ａをその板厚方向に貫通する貫通孔３ｄが前記複数の領域のそれぞれの領域に対応して開口されている。また、背圧室Ｈ３の前記複数の領域のそれぞれの領域は、当該領域に対応する貫通孔３ｄを介して、複数の密閉空間Ｓのうち当該貫通孔３ｄが開口（接続）する密閉空間Ｓに連通している。
【００５６】
本実施形態では、複数の環状シール部材１９は、環状の内側シール部材１９ａと、内側シール部材１９ａの外側に環状に配置される外側シール部材１９ｃと、内側シール部材１９ａと外側シール部材１９ｃとの間に環状に配置される中間シール部材１９ｂとからなる。各シール部材１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、可動スクロール３の第２底板３ａの背面３ａ１に形成される対応する溝部３ｅに嵌め込まれ、可動スクロール３の軸心周りに同心状に配置されている。
【００５７】
具体的には、図６に示すように、内側シール部材１９ａ用の溝部３ｅと中間シール部材１９ｂ用の溝部３ｅは、それぞれ円形環状に形成されている。外側シール部材１９ｃ用の溝部３ｅは、可動スクロール３が固定スクロール２の軸心Ｘ’周りに公転旋回運動する際に、スラスト受け部２４における複数の貫通孔２４ａの領域と重複しないように形成されている。つまり、外側シール部材１９ｃ用の溝部３ｅは、可動スクロール３の第２底板３ａの背面３ａ１における貫通孔２４ａの移動領域に対応する部位を避けて内側に湾曲するように形成されている。各シール部材１９ａ，１９ｂ，１９ｃは対応する溝部３ｅに合わせた形状でそれぞれ形成されている。
【００５８】
本実施形態では、背圧室Ｈ３は、図７に示すように、内側シール部材１９ａの内側の中心領域Ｈ３ａと、内側シール部材１９ａと中間シール部材１９ｂとの間の中間領域Ｈ３ｂと、中間シール部材１９ｂと外側シール部材１９ｃとの間の外側領域Ｈ３ｃとに区画されている。つまり、前記複数の領域とは、中心領域Ｈ３ａと中間領域Ｈ３ｂと外側領域Ｈ３ｃである。
【００５９】
また、背面３ａ１の各溝部３ｅに嵌め込まれた状態の各シール部材（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）は、背面３ａ１から所定突出高さ分だけはみ出す。そして、溝部３ｅに嵌め込まれた各シール部材（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）は、背面３ａ１に押圧されてつぶし代の分だけ変形し、この状態で、背面３ａ１から僅かにはみ出している。したがって、背圧室Ｈ３は、各シール部材（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）のつぶし代に応じた僅かな隙間高さを有する。前記隙間高さは、例えば、１〜２００μｍ程度になるように設定されている。
【００６０】
図７及び図８に示す状態（位相角）では、固定スクロール２と可動スクロール３との間には、複数の密閉空間Ｓとして、中心空間Ｓａと、中心空間Ｓａを間に挟むように互いに対向する一対の三日月状の中間空間Ｓｂ１，Ｓｂ２と、中心空間Ｓａ及び一対の三日月状の中間空間Ｓｂ１，Ｓｂ２を間に挟むように互いに対向する一対の三日月状の外側空間Ｓｃ１，Ｓｃ２とが形成されている。そして、貫通孔３ｄは、前記複数の領域としての中心領域Ｈ３ａ、中間領域Ｈ３ｂ、外側領域Ｈ３ｃのそれぞれの領域（Ｈ３ａ，Ｈ３ｂ，Ｈ３ｃ）に対応して開口されている。各貫通孔３ｄは、例えば、全体として概ね一列になるように配置されている。図７及び図８に示す状態では、第２底板３ａにおける内側シール部材１９ａ用の溝部３ｅの内側の部位に開口された貫通孔３ｄは中心領域Ｈ３ａと中心空間Ｓａとの間を連通している。第２底板３ａにおける内側シール部材１９ａ用の溝部３ｅと中間シール部材１９ｂ用の溝部３ｅとの間の部位に開口された貫通孔３ｄは中間領域Ｈ３ｂと一対の中間空間Ｓｂ１，Ｓｂ２のうちの一方（図８では下側の中間空間Ｓｂ２）との間を連通している。第２底板３ａにおける中間シール部材１９ｂ用の溝部３ｅと外側シール部材１９ｃ用の溝部３ｅとの間の部位に開口された貫通孔３ｄは外側領域Ｈ３ｃと一対の外側空間Ｓｃ１，Ｓｃ２のうちの一方（図８では上側の外側空間Ｓｃ１）との間を連通している。
【００６１】
自転阻止機構部２５は、可動スクロール３の自転を阻止するための機構である。本実施形態では、自転阻止機構部２５は、スラスト受け部２４の外縁部を貫通する前述した複数の貫通孔２４ａと、貫通孔２４ａを貫通すると共に揺動部材２３の外縁部と可動スクロール３の第２底板３ａの外縁部との間を連結する連結ピン２５ａとにより構成されている。連結ピン２５ａは、その中間部が貫通孔２４ａの孔壁面に摺接することにより、可動スクロール３の自転を阻止すると共に可動スクロール３の前記公転駆動力を可動スクロール３に伝達する。つまり、本実施形態では、連結ピン２５ａは、前記公転駆動力の伝達機能と可動スクロール３の自転阻止機能とを兼ね備えている。揺動部材２３における挿通孔２３ｂ及び可動スクロール３における孔３ｃは、貫通孔２４ａに対応した位置に形成されている。貫通孔２４ａの内径は、挿通孔２３ｂ及び孔３ｃの内径より大きく、例えば、可動スクロール３の必要とする公転旋回半径に応じて定められる。連結ピン２５ａは、例えば、スラスト受け部２４と同様に鋼材からなり、貫通孔２４ａより小径の円柱状に形成されている。このようにして、連結ピン２５ａの中間部が貫通孔２４ａの孔壁面に摺接することにより、可動スクロール３の自転を阻止する自転阻止機構部２５が構成されている。また、自転阻止機構部２５を備える駆動機構２０は、連結ピン２５ａを有し、当該連結ピン２５ａを介して前記公転駆動力を可動スクロール３に伝達している。
【００６２】
本実施形態では、連結ピン２５ａの一端部は、揺動部材２３の外縁部に形成される孔である挿通孔２３ｂに圧入され、連結ピン２５ａの他端部は、可動スクロール３の外縁部に形成される孔３ｃに遊嵌されている。可動スクロール３は、連結ピン２５ａにより揺動部材２３と連結されることにより、揺動部材２３と一体に結合される。
【００６３】
リアベアリング２６は、スラスト受け部２４の凸部２４ｂの外周面と偏心軸２１ｂの円形孔２１ｂ１の内周面との間に嵌め込まれ、クランクシャフト２１における一端部である偏心軸２１ｂを回転軸心Ｘ周りに回転可能に支持する軸受である。リアベアリング２６は、例えば、リアベアリング２６の外周面が円形孔２１ｂ１の内周面に対して摺動すると共に、リアベアリング２６の内周面が凸部２４ｂの外周面に対して摺動可能に、凸部２４ｂの外周面と円形孔２１ｂ１の内周面との間に嵌め込まれている。リアベアリング２６は、例えば、旋回軸受２２と同様に円筒状のすべり軸受からなる。これにより、クランクシャフト２１における前記一端部（偏心軸側端部）は、リアベアリング２６により回転可能に支持され、クランクシャフト２１における他端部（インバータ側端部）は、支持部１２ａ１に嵌合されるフロントベアリング１６によって回転可能に支持され、クランクシャフト２１の両端部がハウジング１０内において回動可能に支持される。また、クランクシャフト２１の前記一端部はスラスト受け部２４の凸部２４ｂを介して回転可能に支持されている。つまり、本実施形態では、クランクシャフト２１における前記一端部である偏心軸２１ｂは、スラスト受け部２４によって回転軸心Ｘ周りに回転可能に支持されている。なお、リアベアリング２６における円形孔２１ｂ１や凸部２４ｂに対する径方向の合計クリアランス（つまりラジアルクリアランス）は、旋回軸受２２における揺動部材２３や偏心軸２１ｂに対する径方向の合計クリアランス（ラジアルクリアランス）よりも小さくなるように設定されている。このようにして、クランクシャフト２１の振れ回りを抑えると共に、組付け誤差を吸収できるように構成されている。
【００６４】
本実施形態では、クランクシャフト２１の両端部を回動可能に支持する軸受としてのリアベアリング２６とフロントベアリング１６は、クランクシャフト２１と共に、ハウジング１０（詳しくは、センターハウジング１１）の内部に収容されている。そして、ハウジング１０内の空間は、前述したようにスラスト受け部２４により、スクロールユニット１の収容領域と、クランクシャフト２１の収容領域とに区画されており、クランクシャフト２１を回動可能に支持する軸受（リアベアリング２６及びフロントベアリング１６）は、クランクシャフト２１の前記収容領域内に配置されている。
【００６５】
そして、本実施形態では、複数の環状シール部材１９（内側シール部材１９ａ，中間シール部材１９ｂ，外側シール部材１９ｃ）のうち最も外側の環状シール部材（つまり、外側シール部材１９ｃ）は、クランクシャフト２１の前記収容領域と背圧室Ｈ３の内部との間の連通を遮断している。
【００６６】
電動モータ３０は、スクロールユニット１の駆動源であり、駆動軸２１ａの回転駆動力を発生させるものである。電動モータ３０は、駆動軸２１ａと一体にハウジング１０（詳しくは、センターハウジング１１）内に備えられる。電動モータ３０は、ロータ３１と、ロータ３１の径方向外側に配置されるステータコアユニット３２とを含んで構成される。電動モータ３０としては、例えば、三相交流モータが適用される。例えば車両のバッテリー（図示省略）からの直流電流が、インバータ４０により交流電流に変換され、電動モータ３０へ給電される。
【００６７】
ロータ３１は、その径方向中心に形成された軸孔に嵌合（例えば圧入）される駆動軸２１ａを介して、ステータコアユニット３２の径方向内側で回転可能に支持される。インバータ４０からの給電によりステータコアユニット３２に磁界が発生すると、ロータ３１に回転動力が作用して駆動軸２１ａが回転駆動される。
【００６８】
以上のように構成されたスクロール型流体機械１００では、電動モータ３０により駆動軸２１ａが回転駆動されると、偏心軸２１ｂが旋回軸受２２、揺動部材２３と伴に固定スクロール２の軸心Ｘ’周りに公転し、この公転駆動力は、連結ピン２５ａを介して可動スクロール３へ伝達される。このとき、可動スクロール３は、連結ピン２５ａを介して揺動部材２３と一体に結合されて、揺動部材２３と一体的に公転旋回運動する。スクロール型流体機械１００は、この公転旋回運動により、固定スクロール２と可動スクロール３との間の密閉空間Ｓに流入する冷媒を圧縮する。
【００６９】
次に、スクロール型流体機械１００における冷媒の流れを説明する。
冷媒回路の低圧側からの冷媒は、低圧側ポートＣ１を介して吸入室Ｈ１に導入され、電動モータ３０を冷却しつつ、揺動部材２３側に向って流れる。揺動部材２３側に導かれた冷媒は、その後、冷媒導入通路としての貫通孔２４ａや揺動部材２３の外縁部の凹みを介してスクロールユニット１の渦巻外端部付近の空間Ｈ４に導かれる。そして、空間Ｈ４内の冷媒は、第１ラップ２ｂと第２ラップ３ｂとの間の密閉空間Ｓ内に取り込まれ、この密閉空間Ｓ内で圧縮される。圧縮された冷媒は、吐出孔２ａ１及び一方弁１８を経由して吐出室Ｈ２に吐出され、その後、吐出室Ｈ２から図示省略した吐出ポートを介して冷媒回路の高圧側に吐出される。つまり、本実施形態では、低圧側ポートＣ１からハウジング１０内の電動モータ３０の周囲に流入した冷媒は、貫通孔２４ａを経由して、固定スクロール２の第１ラップ２ｂ及び可動スクロール３の第２ラップ３ｂの渦巻外端部付近に形成される空間Ｈ４へ導かれている。また、例えば、図７及び図８に示す状態（位相角）では、複数の密閉空間Ｓにおける外側空間Ｓｃ１内の冷媒の一部は対応する貫通孔３ｄを介して背圧室Ｈ３における外側領域Ｈ３ｃに流入し、同様に、中間空間Ｓｂ２内の冷媒の一部は対応する貫通孔３ｄを介して中間領域Ｈ３ｂに流入し、中心空間Ｓａ内の冷媒の一部は対応する貫通孔３ｄを介して中心領域Ｈ３ａに流入する。
【００７０】
図９は、可動スクロール３に作用するスラスト方向の荷重について説明するための概念図である。また、下記の表１には、図７及び図８に示す状態において、各密閉空間Ｓａ，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｃ１，Ｓｃ２における圧力、この圧力の作用する第２底板３ａの面積、及び、圧縮反力による荷重（つまり、図中下向きの荷重）と、背圧室Ｈ３の各領域Ｈ３ａ，Ｈ３ｂ，Ｈ３ｃにおける背圧、この背圧の作用する第２底板３ａの面積、及び、背圧荷重（つまり、図中上向きの荷重）が示されている。
【００７１】
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【００７２】
図９に示すように、スクロール型流体機械１００は圧縮機であるため、複数の密閉空間Ｓの全体の圧力分布は、概ね可動スクロール３の第２底板３ａの外周部から中心部に向かって上昇する分布を示す。そのため、可動スクロール３に作用するスラスト方向（回転軸心Ｘ方向）の圧縮反力は概ね可動スクロール３の第２底板３ａの前記外周部から前記中心部に向かうにしたがって上昇する。また、貫通孔３ｄによる連通効果により、背圧室Ｈ３の全体の圧力分布は、複数の密閉空間Ｓの全体の圧力分布に概ね合致している。
【００７３】
そして、可動スクロール３には、下記の式１を概ね満たすスラスト方向の荷重が上下から作用している。ただし、Ｆは密閉空間Ｓの気密を確保するために必要な最小シール保持力である。
【００７４】
[式１]
Ｐｄ×Ａ３＋Ｐ２×Ａ２＋Ｐ１×Ａ１＋Ｆ＝Ｐｄ×Ｂ３＋Ｐ２×Ｂ２＋Ｐ１×Ｂ１
【００７５】
したがって、可動スクロール３において、下向きの圧縮反力による荷重及び下向きの最小シール保持力Ｆと、上向きの背圧荷重とが概ねバランスしている。なお、Ｐ１が吸入圧Ｐｓと略等しいとみなす場合や、渦巻中央の三室（つまり、中心空間Ｓａ及び一対の中間空間Ｓｂ１，Ｓｂ２の三室）が合体した状態（位相角）では、下記の式２が概ね満たされる。したがって、背圧室Ｈ３は、三室に限らず、二室であっても、可動スクロール３のスラスト方向の荷重アンバランスが効果的に低減される。
【００７６】
[式２]
Ｐｄ×Ａ３＋Ｐ２×Ａ２＋Ｆ＝Ｐｄ×Ｂ３＋Ｐ２×Ｂ２
【００７７】
本実施形態によるスクロール型流体機械１００では、背圧室Ｈ３は、当該背圧室Ｈ３内の圧力より低圧の領域（圧縮機である本実施形態の場合には吸入室Ｈ１）に連通していない。つまり、背圧室Ｈ３内の圧力を逃がすための特許文献１の上記冷媒排出経路や特許文献２の上記絞り通路のような逃がし通路（放圧通路）が、スクロール型流体機械１００では積極的に設けられていない。したがって、スクロール型流体機械１００では、圧縮動作により得た高圧の冷媒（流体）の一部を背圧形成のために貫通孔３ｄを介して背圧室Ｈ３へ供給したとしても、その冷媒（流体）が背圧室Ｈ３内の圧力より低圧の領域（吸入室Ｈ１）へ垂れ流されることはない。その結果、エネルギーロスの低減を図ることができる。
【００７８】
本実施形態によるスクロール型流体機械１００では、可動スクロール３の第２底板３ａの背面３ａ１に作用する背圧全体の圧力分布を、第２底板３ａの密閉室側端面に作用する複数の密閉空間Ｓの全体の圧力分布に概ね合わせることができる。また、貫通孔３ｄは単に第２底板３ａを板厚方向に貫通しているだけであるため、従来の流路よりも流路長が短いと共にその流路経路が簡素である。したがって、貫通孔３ｄを介した流体としての冷媒の流通過程における圧力損失が従来よりも低くなる。これらにより、スクロール型流体機械１００では、可動スクロール３に作用するスラスト方向の荷重と背圧荷重との荷重アンバランスを効果的に低減することができる。
【００７９】
このようにして、エネルギーロスを低減可能であると共に、スクロールユニット１における可動スクロール３のスラスト方向の荷重アンバランスを効果的に低減可能なスクロール型流体機械１００を提供することができる。また、背圧室Ｈ３の圧力調整のための特別な制御弁等を必要とせず、簡素な構造で安定した背圧荷重を付与することができる。そして、適度な背圧により、可動スクロール３の第２底板３ａの背面３ａ１とスラスト受け面２４ｃとの摺動抵抗が低減され、動力損失が低減され、効率が向上する。
【００８０】
本実施形態では、第２底板３ａの背面３ａ１及びスラスト受け面２４ｃは、それぞれ平坦な平面状に形成されている。したがって、環状シール部材１９のつぶし代に応じた高さを有する隙間により、背圧室Ｈ３が容易に形成される。また、背圧室Ｈ３は僅かな隙間により形成されている。したがって、例えば、液圧縮などの際に密閉空間（圧縮室）Ｓの圧力が急激に上昇した場合には、背圧室Ｈ３内の圧力は、貫通孔３ｄを介して密閉空間Ｓ内の急激な圧力の上昇に即時に追従する。その結果、液圧縮などの際であっても、密閉空間Ｓ内の圧力との均一化（近似化）が即時になされ、適度な背圧の維持を図ることができる。
【００８１】
本実施形態では、複数の環状シール部材１９は、内側シール部材１９ａと、内側シール部材１９ａの外側の外側シール部材１９ｃと、内側シール部材１９ａと外側シール部材１９ｃとの間の中間シール部材１９ｂとからなる。また、背圧室Ｈ３は、内側シール部材１９ａの内側の中心領域Ｈ３ａと、内側シール部材１９ａと中間シール部材１９ｂとの間の中間領域Ｈ３ｂと、中間シール部材１９ｂと外側シール部材１９ｃとの間の外側領域Ｈ３ｃとに区画されている。したがって、複数の密閉空間Ｓが低圧（Ｐ１：Ｓｃ１，Ｓｃ２）、中間圧（Ｐ２：Ｓｂ１，Ｓｂ２）、高圧（Ｐｄ：Ｓａ）の空間に区分され、これらの圧力の流体（冷媒）が複数の領域（Ｈ３ａ,Ｈ３ｂ,Ｈ３ｃ）のうち厚み方向に近接する領域に供給されることになる。なお、本実施形態では、密閉空間Ｓは、低圧、中間圧、高圧の三つの圧力域に区分され得るラップ形状とし、これに対応して背圧室Ｈ３は三室に区分されるものとした。しかし、これに限らず、密閉空間Ｓは二つの圧力域に区分され得るラップ形状とし、これに対応して背圧室Ｈ３は二室に区分される構成としたり、密閉空間Ｓは四つ以上の圧力域に区分され得るラップ形状とし、これに対応して背圧室Ｈ３は四室以上に区分される構成としたりしてもよい。
【００８２】
本実施形態では、ハウジング１０の内部に、スクロールユニット１とクランクシャフト２１と、クランクシャフト２１を回動可能に支持する軸受（リアベアリング２６とフロントベアリング１６）とが収容されており、ハウジング１０内の空間は、スラスト受け部２４により、スクロールユニット１の収容領域と、クランクシャフト２１の収容領域とに区画されている。そして、クランクシャフト２１を回動可能に支持する軸受は、クランクシャフト２１の前記収容領域内に配置されている。つまり、クランクシャフト２１用の軸受は背圧室Ｈ３の外に配置されている。したがって、背圧室Ｈ３の構造自体には軸受摺動用の潤滑油の供給を考慮する必要がない。また、背圧室Ｈ３の気密を確保するためにクランクシャフト２１とこのシャフトの前記軸受との間の軸シールが不要となるため、軸シールに起因する動力損失がなくなる。
【００８３】
本実施形態では、具体的には、複数の環状シール部材１９のうち最も外側の環状シール部材（つまり、外側シール部材１９ｃ）は、ハウジング１０内におけるクランクシャフト２１の前記収容領域と背圧室Ｈ３の内部との間の連通を遮断している。これにより、高圧領域（本実施形態では吐出圧Ｐｄの領域）である背圧室Ｈ３の中心領域Ｈ３ａが、低圧領域（本実施形態では吸入圧Ｐｓの領域）であるクランクシャフト２１の前記収容領域に対して、少なくとも二重（本実施形態では三重）の環状シール部材１９によりシールされる。したがって、背圧室Ｈ３の気密性が簡素且つ確実に確保される。
【００８４】
本実施形態では、駆動機構２０は、スラスト受け部２４の外縁部を貫通する複数の貫通孔２４ａと、貫通孔２４ａを貫通すると共に揺動部材２３の外縁部と可動スクロール３の第２底板３ａの外縁部との間を連結する連結ピン２５ａを有している。したがって、駆動軸２１ａが回転駆動されると、偏心軸２１ｂが旋回軸受２２及び揺動部材２３と伴に固定スクロール２の軸心Ｘ’周りに公転し、この公転駆動力は、連結ピン２５ａを介して可動スクロール３へ伝達される。このように、可動スクロール３を固定スクロール２の軸心Ｘ’周りの公転させる公転駆動力は、連結ピン２５ａにより伝達されるため、公転駆動力の伝達構造に起因した可動スクロール３の第２底板３ａの歪みは抑制又は防止される。
【００８５】
また、スクロール型流体機械１００では、自転阻止機構部２５の連結ピン２５ａは、その中間部が貫通孔２４ａの孔壁面に摺接することにより、可動スクロール３の自転を阻止すると共に前記公転駆動力を可動スクロール３に伝達する。このため、貫通孔２４ａの孔壁面における孔深さ方向の全体（つまり、本実施形態では、スラスト受け部２４の厚み全体）に亘って前記孔壁面を連結ピン２５ａの摺接用の面として有効に用いることができる。したがって、孔深さ方向についてのデットスペースはなく、その分、ハウジング１０の小型化を図ることができる。
【００８６】
本実施形態では、スラスト受け部２４の揺動部材側端面の中央部位に、円柱状の凸部２４ｂが突設され、偏心軸２１ｂには、回転軸心Ｘと同心の円形孔２１ｂ１が形成される構成としている。そして、駆動機構２０は、凸部２４ｂの外周面と円形孔２１ｂ１の内周面との間に嵌め込まれ、クランクシャフト２１における前記一端部（偏心軸側端部）を回転可能に支持するリアベアリング２６を、さらに含んでいる。つまり、クランクシャフト２１の前記一端部についての軸受構造は、揺動部材２３を回動可能に支持する旋回軸受２２の内側の領域内に集約されている。これにより、クランクシャフト２１の前記一端部（換言すると、可動スクロール側端部）の軸受位置を可動スクロール３の近傍に設定することができるため、冷媒の圧縮時に生じる圧縮反力に起因してクランクシャフト２１と係合する軸受に作用する回転モーメント荷重を低減することができ、当該軸受の耐久性が向上する。また、駆動機構２０の主要部位（揺動部材２３、旋回軸受２２、偏心軸２１ｂ、リアベアリング２６）は揺動部材２３の外形に応じた領域内に集約されることになるため、ハウジング１０の小型化やハウジング１０内の空間を有効活用することができる。また、クランクシャフト２１の可動スクロール側についての軸受構造は、スラスト受け部２４の一部（凸部２４ｂ）とクランクシャフト２１の一部（偏心軸２１ｂ）を用いて構成されている。したがって、クランクシャフト２１の可動スクロール側の軸受を支持するために、ハウジング１０に軸受支持部を形成する必要はなく、その結果、ハウジング１０の構造が簡素化される。
【００８７】
本実施形態では、電動モータ３０を駆動軸２１ａと一体にハウジング１０内に備え、スクロールユニット１は密閉空間Ｓにより冷媒を圧縮して吐出し、ハウジング１０には、冷媒が流入する低圧側ポートＣ１が形成される構成としている。そして、低圧側ポートＣ１からハウジング１０内の電動モータ３０の周囲に流入した冷媒は、貫通孔２４ａを経由して、第１ラップ２ｂ及び第２ラップ３ｂの渦巻外端部付近に形成される空間Ｈ４へ導かれている。つまり、貫通孔２４ａは、自転阻止機構部２５としての機能だけでなく、吸入室Ｈ１から空間Ｈ４へ冷媒を導入するための冷媒導入通路としての機能も有している。したがって、前記冷媒導入通路をハウジング１０等に別に形成する必要がなく、スクロール型流体機械１００の生産性等を向上させることができる。また、揺動部材２３の外縁部の前記凹みについても冷媒導入通路としての機能を有し、貫通孔２４ａと同様の効果を奏する。
【００８８】
本実施形態では、連結ピン２５ａの一端部は揺動部材２３の外縁部に形成される挿通孔２３ｂに圧入され、連結ピン２５ａの他端部は可動スクロール３の外縁部に形成される孔３ｃに遊嵌されている。つまり、連結ピン２５ａにおける駆動側（揺動部材２３側）については遊び（ピン外面と孔３ｃの孔壁面との隙間）を無くし、連結ピン２５ａにおける従動側（可動スクロール３側）については遊びを設けている。これにより、第１ラップ２ｂ、第２ラップ３ｂ等の製造公差は連結ピン２５ａの前記従動側の遊びにより吸収される。
【００８９】
本実施形態では、偏心軸２１ｂは、駆動軸２１ａと別体で形成されている。これにより、偏心軸２１ｂを駆動軸２１ａと一体に形成する場合と比較すると、容易に、クランクシャフト２１を製造することができる。つまり、一体形成の場合、例えば、偏心軸２１ｂを成形加工機等のタイムチャージの高い機械等により成形加工しなければならないところ、別体形成とすることにより、汎用機械により加工することができ、その結果、製造コストを低減することができる。
【００９０】
本実施形態では、スラスト受け部２４は、ハウジング１０と別体で形成されている。これにより、耐摩耗性の要求の高いスラスト受け部２４については耐摩耗性を考慮した材料を採用し又は表面処理等を施し、ハウジング１０については軽量化等を優先した材料を用いることができる。
【００９１】
本実施形態では、カウンターウェイト２７がクランクシャフト２１と別体に形成されている。これにより、カウンターウェイト２７の製造コストを低減することができる。また、特許文献１に記載された従来のスクロール型流体機械では、カウンターウェイトは、可動スクロールとクランクシャフトの可動スクロール側の軸受との間において、ハウジング１０の径方向に狭い空間に配置される構成であるため、カウンターウェイトの前記径方向についてのサイズを短くする必要があった。そのため、カウンターウェイトの重心位置が駆動軸の回転軸心に近くなり、その結果、必要とする重量バランス確保のためにはカウンターウェイトの重量を重くせざるを得なかった。一方、本実施形態では、カウンターウェイト２７は、駆動軸２１ａの前記一端部において、当該カウンターウェイト２７とスラスト受け部２４との間に旋回軸受２２が位置するように設けられている。したがって、カウンターウェイト２７は、駆動軸２１ａの前記一端部の外周部とハウジング１０（センターハウジング１１）の内周面との間の広い空間に配置することができるため、カウンターウェイト２７の重心位置を駆動軸２１ａの回転軸心Ｘから従来よりも遠ざけることができる。したがって、カウンターウェイト２７を従来のカウンターウェイトよりも軽量化することができる。
【００９２】
なお、本実施形態において、クランクシャフト２１の前記一端部側（偏心軸側）についての軸受構造は、揺動部材２３を回動可能に支持する旋回軸受２２の内側の領域内に集約される構成としたが、これに限らない、例えば、リアベアリング２６に替って、クランクシャフト２１の可動スクロール側端部を支持する軸受をフランジ部２１ａ１と電動モータ３０との間の領域に設け、この軸受を支持する軸受支持部をハウジング１０（センターハウジング１１）の内周面から張り出すように設けてもよい。また、連結ピン２５ａの一端部が揺動部材２３の挿通孔２３ｂに圧入され、連結ピン２５ａの他端部が可動スクロール３の孔３ｃに遊嵌されるものとしたが、これに限らず、連結ピン２５ａの両端部が対応する孔（挿通孔２３ｂ、孔３ｃ）に圧入されてもよいし、適度に遊嵌されていてもよい。さらに、偏心軸２１ｂは駆動軸２１ａと一体に形成されてもよいし、スラスト受け部２４はハウジング１０と一体に形成されてもよい。また、リアベアリング２６を収容するために、偏心軸２１ｂを貫通する円形孔２１ｂ１を設けたが、これに限らない。貫通孔２４ａの他に、吸入室Ｈ１と空間Ｈ４との間を連通する孔がスラスト受け部２４に貫通形成されていてもよい。これにより、冷媒導入通路が増え、圧力損失がさらに軽減し、その結果、消費動力がさらに低減する。
【００９３】
また、本実施形態では、スクロール型流体機械１００は、いわゆるインバータ一体型の場合を一例に挙げて説明したが、これに限らず、インバータ４０と別体であってもよい。また、電動モータ３０を内蔵するものとしたが、電動モータ３０をハウジング１０外に設けてもよい。そして、駆動源として電動モータ３０を用いたが、これに限らず、車両のエンジンから駆動軸２１ａに回転動力を伝達するように構成してもよい。また、各実施形態では、流体は冷媒であるものとしたが、これに限らず、適宜の流体を適用することができる。
【００９４】
ここで、上記第１実施形態では、クランクシャフト２１は一軸であるものとしたが、これに限らず、図１０や図１１に示すように、二軸であってもよい。図１０は、本発明の第２実施形態を示すスクロール型流体機械１００’の概略断面図であり、図１１は本発明の第３実施形態を示すスクロール型流体機械１００”の概略断面図である。まず、第２実施形態のスクロール型流体機械１００’について、第１実施形態と同一要素には同一符号を付してあり、主に第１実施形態と異なる部分について、それぞれ簡単に説明する。
【００９５】
図１０に示す第２実施形態にかかるスクロール型流体機械１００’は、膨張機である。スクロール型流体機械１００’は、互いに噛み合わされる第１スクロール及び第２スクロールの一方のスクロール（図中左側のスクロール）と他方のスクロール（図中右側のスクロール）の両スクロールが公転旋回運動可能に構成されている。つまり、前記一方のスクロールが前記他方のスクロールに対して公転旋回運動し、前記他方のスクロールが前記一方のスクロールに対して公転旋回運動する。なお、以下では、前記一方のスクロールを左スクロール２’といい、前記他方のスクロールを右スクロール３’という。
【００９６】
スクロール型流体機械１００’では、スクロールユニット１は、左スクロール２’及び右スクロール３’の両方のスクロールが公転旋回運動することにより、左スクロール２’と右スクロール３’との間に前記公転旋回運動に伴って容積変化する複数の密閉空間Ｓを形成する。密閉空間Ｓは左スクロール２’の第１ラップ２’ｂ及び右スクロール３’の第２ラップ３’ｂの中央部から渦巻外端部へ向かって移動されることにより、密閉空間Ｓの容積が増大方向に変化し、第１ラップ２’ｂ及び第２ラップ３’ｂの中央部側から密閉空間Ｓ内に取込まれた流体が膨張される。スクロール型流体機械１００’では、流体の膨張エネルギーにより左スクロール２’及び右スクロール３’が二軸のクランクシャフト２１により公転旋回運動可能に支持され、この公転旋回運動が回転運動に変換されて外部へ出力されるように構成されている。
【００９７】
スクロール型流体機械１００’では、背圧室Ｈ３は、左スクロール２’の底板２’ａにおける右スクロール３’とは反対側と、右スクロール３’の底板３’ａにおける左スクロール２’とは反対側とに形成される。左スクロール２’用の背圧室Ｈ３は、左スクロール２’の底板２’ａにおける背面２’ａ１と、この背面２’ａ１に対向し左スクロール２’からのスラスト力を受けるスラスト受け面２４ｃ’と、背面２’ａ１とスラスト受け面２４ｃ’との間において多重の環状に配置される複数の環状シール部材１９とにより複数の領域に区画されている。右スクロール３’用の背圧室Ｈ３は、右スクロール３’の底板３’ａにおける背面３’ａ１と、この背面３’ａ１に対向し左スクロール２’からのスラスト力を受けるスラスト受け面２４ｃ’と、背面３’ａ１とスラスト受け面２４ｃ’との間において多重の環状に配置される複数の環状シール部材１９とにより区画されている。背圧室Ｈ３は、当該背圧室Ｈ３内の圧力より低圧の領域との連通が遮断されている。つまり、スクロール型流体機械１００’では、背圧室Ｈ３と膨張した低圧の流体の排出領域とが直接的に連通しておらず、背圧室Ｈ３内の圧力を逃がすための逃がし通路（放圧通路）が積極的に設けられていない。
【００９８】
背面２’ａ１、背面３’ａ１、各スラスト受け面２４ｃ’は、それぞれ平坦な平面状に形成されている。各スラスト受け面２４ｃ’はハウジング１０の内面により構成されている。
【００９９】
第２実施形態では、左スクロール２’用の環状シール部材１９は同心状に二つ設けられ、左スクロール２’用の背圧室Ｈ３は二つの領域に区画されている。左スクロール２’の底板２’ａ用の貫通孔３ｄは、板厚方向に貫通し、前記二つの領域のそれぞれの領域に対応して開口されている。左スクロール２’において前記二つの領域のそれぞれの領域は、当該領域に対応する貫通孔３ｄを介して、前記複数の密閉空間Ｓのうち当該貫通孔３ｄが開口する密閉空間Ｓに連通している。
【０１００】
また、右スクロール３’用の環状シール部材１９も同心状に二つ設けられている。右スクロール３’の底板３’ａの中央部及びハウジング１０におけるスラスト受け面２４ｃ’の形成部位には、流体としての高圧ガスの導入ポートＣ１’が開口されている。右スクロール３’用の二つの環状シール部材１９のうちの内側の環状シール部材１９は、導入ポートＣ１’を囲むように配置されている。右スクロール３’用の背圧室Ｈ３は内側の環状シール部材１９と外側の環状シール部材１９との間に一つの領域として区画されている。右スクロール３’の底板３’ａ用の貫通孔３ｄは、板厚方向に貫通し、前記一つの領域に対応して開口されている。右スクロール３’において前記一つの領域は、貫通孔３ｄを介して、前記複数の密閉空間Ｓのうち当該貫通孔３ｄが開口する外周部の密閉空間Ｓに連通している。
【０１０１】
クランクシャフト２１は、互いに平行に配置されるメインシャフト２１’とサブシャフト２１”の二軸からなる。クランクシャフト２１は、流体の膨張エネルギーを外部へ出力するため、つまり、スクロールユニット１からの動力を出力するための出力軸として機能する。メインシャフト２１’及びサブシャフト２１”は、スクロールユニット１の外周部を貫通するようにそれぞれ配置されている。メインシャフト２１’は、二つの第１軸受５１によりハウジング１０内で回転可能に支持されている。サブシャフト２１”は、二つの第２軸受５２によりハウジング１０内で回転可能に支持されている。メインシャフト２１’及びサブシャフト２１”の一端部はそれぞれハウジング１０を貫通している。ハウジング１０におけるメインシャフト２１’及びサブシャフト２１”の貫通部位には、軸シール５３がそれぞれ設けられている。メインシャフト２１’の一端部にはプーリ６０が取付けられている。このプーリ６０を介してスクロールユニットからの動力が外部に出力（伝達）される。ハウジング１０外において、メインシャフト２１’の一端側とサブシャフト２１”の一端側は、両シャフトの挙動補正用のタイミングベルト６１により連結されている。図では、第１軸受５１及び第２軸受５２として、転がり軸受が示されているが、これに限らず、すべり軸受でもよい。
【０１０２】
二つの第１軸受５１の間においてメインシャフト２１’における左スクロール２’及び右スクロール３’の貫通部位には、メインシャフト２１’の回転軸心に対して偏心した円柱状の第１偏心部５４がそれぞれ設けられている。また、二つの第２軸受５２の間においてサブシャフト２１”における左スクロール２’及び右スクロール３’の貫通部位には、サブシャフト２１”の回転軸心に対して偏心した円柱状の第２偏心部５５がそれぞれ設けられている。二つの第１偏心部５４は互いに位相を１８０異ならせて偏心され、二つの第２偏心部５５も互いに位相を１８０異ならせて偏心されている。また、二つの第１偏心部５４の位相と二つの第２偏心部５５の位相はタイミングベルト６１により互いに合わせられている。
【０１０３】
二つの第１偏心部５４の外周面と左スクロール２’及び右スクロール３’の貫通部位の孔内壁面との間には、それぞれ第１偏心軸受５６が設けられている。また、二つの第２偏心部５５の外周面と左スクロール２’及び右スクロール３’の貫通部位の孔内壁面との間にも、それぞれ第２偏心軸受５７が設けられている。図では、第１偏心軸受５６及び第２偏心軸受５７として、転がり軸受が示されているが、これに限らず、すべり軸受でもよい。二つの第１軸受５１及び二つの第１偏心軸受５６により、左スクロール２’が右スクロール３’に対して公転旋回半径ｒ０で公転旋回運動可能に支持され、二つの第２軸受５２及び二つの第２偏心軸受５７により、右スクロール３’が左スクロール２’に対して公転旋回半径ｒ０で公転旋回運動可能に支持されている。つまり、一方のスクロール（左スクロール２’又は右スクロール３’）が他方のスクロール（右スクロール３’又は左スクロール２’）に対して公転旋回半径ｒ０で公転旋回運動する。ここで、メインシャフト２１’の第１偏心部５４以外の部位の直径ｄ１と第１偏心部５４の直径ｄ２とは、ｄ２＝ｄ１＋ｒ０の関係を満たし、サブシャフト２１”の第２偏心部５５以外の部位の直径ｄ３と第２偏心部５５の直径ｄ４とは、ｄ４＝ｄ３＋ｒ０の関係を満たしている。換言すると、左スクロール２’はメインシャフト２１’の回転軸心に対してｒ０の半分の公転旋回半径で公転旋回運動し、右スクロール３’はサブシャフト２１”の回転軸心に対してｒ０の半分の公転旋回半径で公転旋回運動する。したがって、複数の密閉空間Ｓの全体積が一軸構造の場合と同じであるものとすると、各シャフト２１’，２１”に対する各スクロール２’，３’が一軸構造における公転旋回半径の半分となる。このため、各スクロール２’，３’の公転旋回運動により発生する遠心力が一軸構造の遠心力の半分となり、スクロールユニット１の軸受構造への負荷が一軸構造の場合よりも低くなる。したがって、一軸構造よりも、許容負荷が小さい軸受構造を採用することができる上、遠心力による各スクロール２’，３’の変形も低減することができる。また、高速の公転旋回運動にも耐え得るスクロールユニット１を提供することができる。
【０１０４】
また、左スクロール２’及び右スクロール３’は、メインシャフト２１’に二つの第１偏心部５４を介して互いに１８０°位相を異ならせて連結され、サブシャフト２１”に二つの第２偏心部５５を介して互いに１８０°位相を異ならせて連結されている。このため、左スクロール２’及び右スクロール３’自体がカウンターウェイトとなり、別途カウンターウェイトを設ける必要はない。また、メインシャフト２１’及びサブシャフト２１”自体が左スクロール２’及び右スクロール３’の自転防止機構となるため、別途自転防止機構を設ける必要はない。そして、左スクロール２’及び右スクロール３’は、メインシャフト２１’とサブシャフト２１”との間に配置されており、自転防止機構としては従来のいわゆるピン＆ホール方式の自転防止機構と比較するとスクロールユニットの中央部から遠く離れた位置に配置されている。したがって、各軸受５１，５２，５６，５７におけるラジアルクリアランスを考慮しても、スクロールユニット１内におけるラップの角度ズレ（位相ズレ）が従来のピン＆ホール方式における角度ズレよりも少ない。
【０１０５】
また、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、ハウジング１０の内部に、スクロールユニット１と、スクロールユニット１からの動力を出力するためのクランクシャフト２１と、クランクシャフト２１を回動可能に支持する軸受（５１，５２，５６，５７）が収容されている。また、軸受（５１，５２，５６，５７）は、背圧室Ｈ３の外に配置されている。したがって、背圧室Ｈ３の構造自体には軸受摺動用の潤滑油の供給を考慮する必要がないため、膨張機として特に好適なスクロール型流体機械１００’を提供することができる。また、背圧室Ｈ３の気密を確保するためにクランクシャフト２１とこのシャフトの前記軸受との間の軸シールが不要となるため、この軸シールに起因する動力損失がなくなる。また、複数の環状シール部材１９のうち最も外側の環状シール部材（外側シール部材１９ｃ）は、ハウジング１０内におけるクランクシャフト２１の収容領域と背圧室Ｈ３の内部との間の連通を遮断している。これにより、背圧室Ｈ３の気密性が簡素且つ確実に確保される。
【０１０６】
次に、スクロール型流体機械１００’における冷媒の流れを説明する。
高圧ガスは、導入ポートＣ１’を介して渦巻中央部の密閉空間Ｓ内に導入され、この密閉空間Ｓ内で膨張する。この膨張エネルギーによる左スクロール２’及び右スクロール３’の公転旋回運動に伴って密閉空間Ｓ内のガスはさらに膨張しつつ渦巻外端部側へ移動する。膨張して低圧になったガスは、例えば、サブシャフト２１”の収容領域に連通する排出ポートＣ２’を介して外部へ排出又は回収される。また、複数の密閉空間Ｓにおけるガスの一部は対応する貫通孔３ｄを介して板厚方向に近接する背圧室Ｈ３に流入する。
【０１０７】
第２実施形態によるスクロール型流体機械１００’においては、第１実施形態と同様に、エネルギーロスの低減を図ることができると共に、少なくとも左スクロール２’に作用するスラスト方向の荷重と背圧荷重との荷重アンバランスを効果的に低減することができる。
【０１０８】
図１１に示す第３実施形態にかかるスクロール型流体機械１００”は、第１実施形態と同様に流体としての冷媒を圧縮して吐出する圧縮機であるが、クランクシャフト２１は第２実施形態と同様に二軸構造である。以下では、第２実施形態のスクロール型流体機械１００”について、第２実施形態と同一要素には同一符号を付してあり、主に第２実施形態と異なる部分について、それぞれ簡単に説明する。
【０１０９】
スクロール型流体機械１００”では、密閉空間Ｓは左スクロール２’の第１ラップ２’ｂ及び右スクロール３’の第２ラップ３’ｂの中央部から渦巻外端部へ向かって移動されることにより、密閉空間Ｓの容積が減少方向に変化し、第１ラップ２’ｂ及び第２ラップ３’ｂの中央部側から密閉空間Ｓ内に取込まれた流体が圧縮される。スクロール型流体機械１００’では、流体の膨張エネルギーにより左スクロール２’及び右スクロール３’が二軸のクランクシャフト２１により公転旋回運動可能に支持される。ハウジング１０には、メイン駆動シャフト７０がメイン軸受７１を介して回転可能に支持されており、このメイン駆動シャフト７０のハウジング１０外に突出された一端部には、図示省略した電動モータやエンジン等の外部駆動源が接続されている。メイン駆動シャフト７０の他端部には、メイン歯車８０が取付けられている。
【０１１０】
スクロール型流体機械１００”では、クランクシャフト２１は、第１実施形態と同様に、スクロールユニット１を駆動するための駆動軸（入力軸）として機能する。メインシャフト２１’及びサブシャフト２１”は、ハウジング１０内に配置されている。ハウジング１０内の空間は、スラスト受け部２４により、クランクシャフト２１及びメイン駆動シャフト７０の回転軸心方向に二つの領域に区画されている。メインシャフト２１’及びサブシャフト２１”の一端部はそれぞれスラスト受け部２４を貫通し、前記二つの領域のうちのメイン駆動シャフト７０側の領域内に位置している。スラスト受け部２４におけるメインシャフト２１’及びサブシャフト２１”の貫通部位には、第１軸受５１の一方と第２軸受５２の一方とがそれぞれ設けられている。メインシャフト２１’及びサブシャフト２１”の一端部には、メイン歯車８０と噛み合うサブ歯車８１がそれぞれ取り付けられている。二つの第１偏心部５４の位相と二つの第２偏心部５５の位相はサブ歯車８１により互いに合わせられている。これにより、前記外部駆動源によりメイン駆動シャフト７０が回転駆動されると、この回転力はメイン歯車８０及びサブ歯車８１を介してメインシャフト２１’及びサブシャフト２１”に伝達される。そして、伝達された回転力は、第１偏心部５４及び第１偏心軸受５６と第２偏心部５５及び第２偏心軸受５７とを介して左スクロール２’及び右スクロール３’の公転旋回力に変換される。また、メイン歯車８０の歯数とサブ歯車８１の歯数の比に応じて増速させることが可能であり、小型化を図ることができる。
【０１１１】
スクロール型流体機械１００”では、スクロール型流体機械１００’と同様に、各スクロール２’，３’の公転旋回運動により発生する遠心力は一軸構造の遠心力の半分となり、別途カウンターウェイト及び自転防止機構を設ける必要はなく、スクロールユニット１内におけるラップの角度ズレ（位相ズレ）が従来のピン＆ホール方式における角度ズレよりも少なく、複数の環状シール部材１９により背圧室Ｈ３の気密性が簡素且つ確実に確保される。
【０１１２】
次に、スクロール型流体機械１００”における冷媒の流れを説明する。
冷媒回路の低圧側からの冷媒は、ハウジング１０における第２偏心軸受５７等が設けられる領域における周方向の所定部位に開口される低圧側ポートＣ１”を介して吸入室Ｈ１に導入され、スクロールユニット１の渦巻外端部付近の空間Ｈ４に導かれる。そして、空間Ｈ４内の冷媒は、第１ラップ２’ｂと第２ラップ３’ｂとの間の密閉空間Ｓ内に取り込まれ、この密閉空間Ｓ内で圧縮される。圧縮された冷媒は、右スクロール３’の底板３’ａの中央部及びハウジング１０を貫通する高圧側ポートＣ２”を介して冷媒回路の高圧側に吐出される。また、複数の密閉空間Ｓにおけるガスの一部は対応する貫通孔３ｄを介して板厚方向に近接する背圧室Ｈ３に流入する。
【０１１３】
第３実施形態によるスクロール型流体機械１００”においても、第１実施形態と同様に、少なくとも左スクロール２’に作用するスラスト方向の荷重と背圧荷重との荷重アンバランスを効果的に低減することができる。
【０１１４】
また、スクロール型流体機械１００”では、背圧室Ｈ３の気密を確保するためにクランクシャフト２１とこのシャフトの前記軸受との間の軸シールが不要である上、クランクシャフト２１の全体がハウジング１０内に配置されているため、第２実施形態のような軸シール５３も不要である。したがって、動力損失をより効果的に低減することができる。なお、例えば、第２実施形態において、クランクシャフト２１を回転駆動させる電動モータをハウジング１０内に収容することにより、軸シール５３が不要となり、第３実施形態と同様に、動力損失が効果的に低減される。
【０１１５】
また、第２実施形態のスクロール型流体機械１００’は膨張機であるものとしたが、これに限らず、圧縮機でもよい。この場合、例えば、スクロールユニット１の出力側の構造（プーリ６０及びタイミングベルト６１等）に代って、第３実施形態のスクロール型流体機械１００”の入力側の構造（メイン駆動シャフト７０、メイン歯車８０及びサブ歯車８１等）の構造を適用すればよい。また、第３実施形態のスクロール型流体機械１００”は圧縮機であるものとしたが、これに限らず、膨張機でもよい。この場合、例えば、スクロール型流体機械１００”の入力側の構造（メイン駆動シャフト７０、メイン歯車８０及びサブ歯車８１等）の構造に代って、第２実施形態のスクロールユニット１の出力側の構造（プーリ６０及びタイミングベルト６１等）を適用すればよい。
【０１１６】
また、第２実施形態及び第３実施形態において、左スクロール２’及び右スクロール３”の両スクロールが互いに公転旋回運動するものとしたが、これに限らず、左スクロール２’又は右スクロール３”のみが公転旋回運動してもよい。
【０１１７】
以上、本発明の好ましい実施形態について幾つか説明したが、本発明は上記実施形態及び上記変形例に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
２…固定スクロール（他方のスクロール）、２ａ…第１底板（底板）、２’…左スクロール（一方のスクロール）、２’ａ…底板、３…可動スクロール（一方のスクロール）、３ａ…第２底板（底板）、３ａ１…背面、３ｄ…貫通孔、３’…右スクロール（他方のスクロール）、３’ａ…底板、１０…ハウジング、１６…フロントベアリング（軸受）、１９…環状シール部材、１９ａ…内側シール部材、１９ｂ…中間シール部材、１９ｃ…外側シール部材、２１…クランクシャフト、２１’…メインシャフト（クランクシャフト）、２１”…サブシャフト（クランクシャフト）、２４ｃ…スラスト受け面、２４ｃ’…スラスト受け面、２６…リアベアリング（軸受）、５１…第１軸受（軸受）、５２…第２軸受（軸受）、１００…スクロール型流体機械、１００’…スクロール型流体機械、１００”…スクロール型流体機械、Ｈ３…背圧室、Ｈ３ａ…中心領域、Ｈ３ｂ…中間領域、Ｈ３ｃ…外側領域、Ｓ…密閉空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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