(57)【要約】【課題】簡素且つ高効率な潤滑油循環手段によって冷凍サイクルの熱交換効率を効率的に向上することができるスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】スクロールユニット(8)と、密閉容器(2)に固定されて駆動軸(4)を回転自在に支持し且つ可動スクロール(44)を公転旋回運動可能に支持するフレーム(16)と、密閉容器内の駆動軸の他端側に設けられ、作動流体の高圧側圧力が作用する潤滑油が貯留される潤滑油室(64)と、フレームと可動スクロールの背面(44a)との間に形成され、潤滑油室の潤滑油が供給されることにより発生する背圧によって可動スクロールを固定スクロール(46)に対して押圧する背圧室(88)と、固定スクロールに設けられ、背圧室と連通する弁室(122)と、弁室と潤滑油室とを連通する循環路(100)を有する潤滑油循環手段(98)と、弁室内に設けられ、背圧室内の圧力に応じて循環路を開閉する弁機構(126)とを備える。【選択図】図２
2010185412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内を延びる駆動軸と、
前記密閉容器に固定される固定スクロールと、前記駆動軸の一端部が連結されて前記固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動される可動スクロールとが互いに協働して作動流体の作動空間を形成し、作動空間の作動流体を吐出ポートを介して吐出するスクロールユニットと、
前記密閉容器に固定されて前記駆動軸を回転自在に支持し且つ前記可動スクロールを公転旋回運動可能に支持するフレームと、
前記密閉容器内の前記駆動軸の他端側に設けられ、前記作動流体の高圧側圧力が作用する潤滑油が貯留される潤滑油室と、
前記フレームと前記可動スクロールの背面との間に形成され、前記潤滑油室の潤滑油が供給されることにより発生する背圧によって前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して押圧する背圧室と、
前記固定スクロールに設けられ、前記背圧室と連通する弁室と、
前記弁室と前記潤滑油室とを連通する循環路を有する潤滑油循環手段と、
前記弁室内に設けられ、前記背圧室内の圧力に応じて前記循環路を開閉する弁機構とを備えることを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記固定スクロールは、前記可動スクロールの公転旋回運動に伴って前記可動スクロールが摺動される前記固定スクロールの摺動面に形成され、前記固定スクロールの中心部を中心とした円環状の環状溝を有し、
前記弁室は、前記環状溝を介して前記背圧室と連通されることを特徴とする請求項１のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記潤滑油循環手段は、前記循環路に介挿され、前記弁室を経由した潤滑油を一旦貯留するオイルチャンバと、前記オイルチャンバに貯留された潤滑油を前記作動流体の前記高圧側圧力まで昇圧させて前記潤滑油室側に送出する昇圧手段とを備えることを特徴とする請求項２のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記オイルチャンバに前記作動流体の前記高圧側圧力を導圧する高圧供給路を備え、
前記昇圧手段は、前記高圧供給路を前記オイルチャンバに連通させることにより前記オイルチャンバに貯留される潤滑油を前記作動流体の前記高圧側圧力まで昇圧させることを特徴とする請求項３のスクロール型流体機械。
【請求項５】
記オイルチャンバと前記潤滑油室との間の前記循環路に介挿されるポンプを備え、
前記昇圧手段は、前記ポンプを駆動することにより前記オイルチャンバに貯留される潤滑油を前記作動流体の前記高圧側圧力まで昇圧させることを特徴とする請求項３のスクロール型流体機械。
【請求項６】
前記オイルチャンバに貯留される潤滑油の油面レベルを検出する第１の油面レベル検出手段を備え、
前記昇圧手段は、前記第１の油面レベル検出手段にて検出される潤滑油の油面レベルが所定の油面レベル以上になるとき、前記オイルチャンバに貯留される潤滑油を前記作動流体の前記高圧側圧力まで昇圧させることを特徴とする請求項３乃至５の何れかのスクロール型流体機械。
【請求項７】
前記潤滑油室に貯留される潤滑油の油面レベルを検出する第２の油面レベル検出手段を備え、
前記昇圧手段は、前記第２の油面レベル検出手段にて検出される潤滑油の油面レベルが所定の油面レベル未満になるとき、前記オイルチャンバに貯留される潤滑油を前記作動流体の前記高圧側圧力まで昇圧させることを特徴とする請求項３乃至６のスクロール型流体機械。
【請求項８】
前記オイルチャンバに回収される潤滑油の回収時間を検出する油回収時間検出手段を備え、
前記昇圧手段は、前記油回収時間検出手段にて検出される潤滑油の回収時間が所定の回収時間以上になるとき、前記オイルチャンバに貯留される潤滑油を前記作動流体の前記高圧側圧力まで昇圧させることを特徴とする請求項３乃至５の何れかのスクロール型流体機械。
【請求項９】
前記オイルチャンバは、前記密閉容器内に設けられることを特徴とする請求項３乃至８の何れかのスクロール型流体機械。
【請求項１０】
前記駆動軸は、長手方向が鉛直方向に配され、前記駆動軸の上端側に連結される膨張機と、前記駆動軸の下端側に連結される圧縮機とからなる縦置き型のスクロール型流体機械であって、
前記スクロールユニットは、膨張機であり、
前記潤滑油室は、前記膨張機及び前記圧縮機を潤滑するための潤滑油が貯留されることを特徴とする請求項１乃至９の何れかのスクロール型流体機械。
【請求項１１】
前記駆動軸は、長手方向が鉛直方向に配され、前記駆動軸の上端側に連結される膨張機と、前記駆動軸の下端側に連結される圧縮機とからなる縦置き型のスクロール型流体機械であって、
前記スクロールユニットは、膨張機であり、
前記密閉容器内の前記膨張機側と前記圧縮機側とを前記駆動軸の回転を妨げることなく仕切る隔壁を備え、
前記潤滑油室は、前記隔壁の上側に形成され、前記膨張機を潤滑するための潤滑油が貯留されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか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、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、冷凍サイクルに組み込まれて好適なスクロール型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール型流体機械には、密閉容器内を延びる駆動軸と、密閉容器に固定される固定スクロールと、駆動軸が連結されて固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動される可動スクロールとが互いに協働して作動流体としての冷媒の膨張室（作動空間）を形成し、膨張室の冷媒を吐出ポートを介して吐出するスクロールユニットと、密閉容器内に固定されて駆動軸を回転自在に支持し且つ可動スクロールを公転旋回運動可能に支持するフレームと、密閉容器内に設けられ、潤滑油が貯留される潤滑油室と、フレームと可動スクロールの背面との間に形成され、潤滑油室の潤滑油が供給されることにより発生する背圧によって可動スクロールを固定スクロールに対して押圧する背圧室と、背圧室から潤滑油を排出する排油部とを備えたスクロール型膨張機が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８８８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、上記膨張機を潤滑する潤滑油を潤滑油室に円滑に戻す潤滑油循環手段については格別な配慮がなされておらず、スクロール型流体機械の組み込まれる冷凍サイクルを循環する作動流体中に潤滑油が過度に含まれて冷凍サイクル中に流出されることにより、冷凍サイクルの熱交換効率が低下するとの問題がある。
また、上記従来技術では、作動流体中に潤滑油が過度に含まれて冷凍サイクル中に流出されることにより、膨張機が貧潤滑となって焼き付くおそれもある。
【０００５】
一方、上記潤滑油循環手段を構成するには、一般に、冷媒から潤滑油を分離するためのオイルセパレータが必要となり、潤滑油循環手段、スクロール型流体機械が巨大化及び複雑化するとの問題がある。
また、潤滑油が上記ポンプ機構を経由することにより、潤滑油循環手段のシステム全体の機械的な損失が発生し、流体機械を適正に且つ効率良く稼動させることができないとの問題もある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、簡素且つ高効率な潤滑油循環手段によって冷凍サイクルの熱交換効率を向上することができる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】
【０００７】
上記の目的を達成するべく、請求項１のスクロール型流体機械は、密閉容器内を延びる駆動軸と、密閉容器に固定される固定スクロールと、駆動軸の一端部が連結されて固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動される可動スクロールとが互いに協働して作動流体の作動空間を形成し、作動空間の作動流体を吐出ポートを介して吐出するスクロールユニットと、密閉容器に固定されて駆動軸を回転自在に支持し且つ可動スクロールを公転旋回運動可能に支持するフレームと、密閉容器内の駆動軸の他端側に設けられ、作動流体の高圧側圧力が作用する潤滑油が貯留される潤滑油室と、フレームと可動スクロールの背面との間に形成され、潤滑油室の潤滑油が供給されることにより発生する背圧によって可動スクロールを固定スクロールに対して押圧する背圧室と、固定スクロールに設けられ、背圧室と連通する弁室と、弁室と潤滑油室とを連通する循環路を有する潤滑油循環手段と、弁室内に設けられ、背圧室内の圧力に応じて循環路を開閉する弁機構とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２の発明では、請求項１において、固定スクロールは、可動スクロールの公転旋回運動に伴って可動スクロールが摺動される固定スクロールの摺動面に形成され、固定スクロールの中心部を中心とした円環状の環状溝を有し、弁室は、環状溝を介して背圧室と連通されることを特徴としている。
更に、請求項３の発明では、請求項２において、潤滑油循環手段は、循環路に介挿され、弁室を経由した潤滑油を一旦貯留するオイルチャンバと、オイルチャンバに貯留された潤滑油を作動流体の高圧側圧力まで昇圧させて潤滑油室側に送出する昇圧手段とを備えることを特徴としている。
【０００９】
更にまた、請求項４の発明では、請求項３において、オイルチャンバに作動流体の高圧側圧力を導圧する高圧供給路を備え、昇圧手段は、高圧供給路をオイルチャンバに連通させることによりオイルチャンバに貯留される潤滑油を作動流体の高圧側圧力まで昇圧させることを特徴としている。
また、請求項５の発明では、請求項３において、オイルチャンバと潤滑油室との間の循環路に介挿されるポンプを備え、昇圧手段は、ポンプを駆動することによりオイルチャンバに貯留される潤滑油を作動流体の高圧側圧力まで昇圧させることを特徴としている。
【００１０】
更に、請求項６の発明では、請求項３乃至５の何れかにおいて、オイルチャンバに貯留される潤滑油の油面レベルを検出する第１の油面レベル検出手段を備え、昇圧手段は、油面レベル検出手段にて検出される潤滑油の油面レベルが所定の油面レベル以上になるとき、オイルチャンバに貯留される潤滑油を作動流体の高圧側圧力まで昇圧させることを特徴としている。
【００１１】
更にまた、請求項７の発明では、請求項３乃至６の何れかにおいて、潤滑油室に貯留される潤滑油の油面レベルを検出する第２の油面レベル検出手段を備え、昇圧手段は、第２の油面レベル検出手段にて検出される潤滑油の油面レベルが所定の油面レベル未満になるとき、オイルチャンバに貯留される潤滑油を作動流体の高圧側圧力まで昇圧させることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項８の発明では、請求項３乃至５の何れかにおいて、オイルチャンバに回収される潤滑油の回収時間を検出する油回収時間検出手段を備え、昇圧手段は、油回収時間検出手段にて検出される潤滑油の回収時間が所定の回収時間以上になるとき、オイルチャンバに貯留される潤滑油を作動流体の高圧側圧力まで昇圧させることを特徴としている。
更に、請求項９の発明では、請求項３乃至８の何れかにおいて、オイルチャンバは、密閉容器内に設けられることを特徴としている。
【００１３】
更にまた、請求項１０の発明では、請求項１乃至９の何れかにおいて、駆動軸は、長手方向が鉛直方向に配され、駆動軸の上端側に連結される膨張機と、駆動軸の下端側に連結される圧縮機とからなる縦置き型のスクロール型流体機械であって、スクロールユニットは、膨張機であり、潤滑油室は、膨張機及び圧縮機を潤滑するための潤滑油が貯留されることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項１１の発明では、請求項１乃至９の何れかにおいて、駆動軸は、長手方向が鉛直方向に配され、駆動軸の上端側に連結される膨張機と、駆動軸の下端側に連結される圧縮機とからなる縦置き型のスクロール型流体機械であって、スクロールユニットは、膨張機であり、密閉容器内の膨張機側と圧縮機側とを駆動軸の回転を妨げることなく仕切る隔壁を備え、潤滑油室は、隔壁の上側に形成され、膨張機を潤滑するための潤滑油が貯留されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の本発明のスクロール型流体機械によれば、固定スクロールに設けられ、背圧室と連通する弁室と、弁室と潤滑油室とを連通する循環路を有する潤滑油循環手段と、弁室内に設けられ、背圧室内の圧力に応じて循環路を開閉する弁機構とを備える。これにより、背圧室の潤滑油をスクロールユニットの吐出ポートを介して吐出される作動流体とは独立して、背圧室内の圧力に応じて潤滑油室に回収し、再び背圧室に供給することができる。従って、オイルセパレータなどを用いなくとも、潤滑油が作動流体に過度に含まれスクロール型流体機械の組み込まれる冷凍サイクル中に流出されることを防止することができ、冷凍サイクルの熱交換効率を簡易にして向上することができる。
また、請求項２の発明によれば、固定スクロールは、可動スクロールの公転旋回運動に伴って可動スクロールが摺動される固定スクロールの摺動面に形成され、固定スクロールの中心部を中心とした円環状の環状溝を有し、弁室は、環状溝を介して背圧室と連通される。これにより、可動スクロールの公転旋回運動に伴って背圧室から摺動面に供給される潤滑油を環状溝にて一旦受けることによって効率的に回収することができるため、冷凍サイクルの熱交換効率を更に向上することができる。
【００１６】
更に、請求項３の発明によれば、潤滑油循環手段は、循環路に介挿され、弁室を経由した潤滑油を一旦貯留するオイルチャンバと、オイルチャンバに貯留された潤滑油を作動流体の高圧側圧力まで昇圧させて潤滑油室側に送出する昇圧手段とを備える。これにより、オイルチャンバに貯留された潤滑油を作動流体の高圧側圧力が作用する潤滑油室と略均圧にすることができるため、潤滑油を潤滑油室に更に円滑に回収することができ、冷凍サイクルの熱交換効率をより一層向上することができる。
【００１７】
更にまた、請求項４の発明によれば、オイルチャンバに作動流体の高圧側圧力を導圧する高圧供給路を備え、昇圧手段は、高圧供給路をオイルチャンバに連通させることによりオイルチャンバに貯留される潤滑油を作動流体の高圧側圧力まで昇圧させる。これにより、作動流体の高圧側圧力を利用して潤滑油を昇圧させることができるため、潤滑油循環手段を更に簡易に構成することができる。
【００１８】
また、請求項５の発明によれば、オイルチャンバと潤滑油室との間の循環路に介挿されるポンプを備え、昇圧手段は、ポンプを駆動することによりオイルチャンバに貯留される潤滑油を作動流体の高圧側圧力まで昇圧させる。これにより、作動流体の高圧側圧力の変動によらないで潤滑油を確実に昇圧させることができるため、冷凍サイクルの熱交換効率を確実に向上することができる。
【００１９】
更に、請求項６及び８の発明によれば、昇圧手段は、油面レベル検出手段にて検出される潤滑油の油面レベルが所定の油面レベル以上になるとき（請求項６）、または、油回収時間検出手段にて検出される潤滑油の回収時間が所定の回収時間以上になるとき（請求項８）、オイルチャンバに貯留される潤滑油を作動流体の高圧側圧力まで昇圧させる。これにより、オイルチャンバに所定量の潤滑油が貯留された後に昇圧させることができるため、潤滑油を潤滑油室に更に円滑に回収することができ、冷凍サイクルの熱交換効率を更に向上することができる。
【００２０】
更にまた、請求項７の発明によれば、潤滑油室に貯留される潤滑油の油面レベルを検出する第２の油面レベル検出手段を備え、昇圧手段は、第２の油面レベル検出手段にて検出される潤滑油の油面レベルが所定の油面レベル未満になるとき、オイルチャンバに貯留される潤滑油を作動流体の高圧側圧力まで昇圧させる。これにより、潤滑油を途切れさせることなく連続的にスクロールユニットに供給することができるため、供給される高圧の潤滑油で可動スクロールに適正な背圧を付与して流体機械を適正に且つ効率良く稼動させることができる。
【００２１】
また、請求項９の発明によれば、オイルチャンバが密閉容器内に設けられることにより、潤滑油循環手段の更なる簡素化を図ることができる。
更に、請求項１０及び１１の発明によれば、駆動軸は、長手方向が鉛直方向に配され、駆動軸の上端側に連結される膨張機と、駆動軸の下端側に連結される圧縮機とからなる縦置き型のスクロール型流体機械であって、スクロールユニットは、膨張機であり、潤滑油室は、隔壁の上側に形成され、膨張機及び圧縮機を潤滑するための潤滑油が貯留される。一方、密閉容器内の膨張機側と圧縮機側とを駆動軸の回転を妨げることなく仕切る隔壁を備える場合には、潤滑油室は、隔壁の上側に形成され、膨張機を潤滑するための潤滑油が貯留される。これらにより、圧縮機一体型膨張機を構成することができるため、この圧縮機一体型膨張機を例えばヒートポンプや冷凍回路に組み込むことによって、ヒートポンプや冷凍回路が搭載される給湯装置や空調装置等の構成の簡素化及び効率向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスクロール型流体機械を示した縦断面図である。
【図２】図１のＡ部を図１中の吐出管側からみた拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る潤滑油循環回路を示した模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る潤滑油循環回路をスクロール型流体機械の膨張機側のみにて示した縦断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る潤滑油循環回路の変形例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面により本発明の一実施形態について先ず第１実施形態から説明する。
図１は、本実施形態に係るスクロール型流体機械１の縦断面図を示している。
図１に示されるように、流体機械１は、縦置き型の例えば圧縮機一体型膨張機であって、流体機械１を構成する後述の圧縮機１２が低段側圧縮機となる２段圧縮機を構成し、超臨界となる二酸化炭素冷媒が循環するヒートポンプ等の冷凍サイクルに介挿され、当該冷凍サイクルは冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機等に組み込まれている。この冷凍サイクルは、後述の膨張機８により冷媒の膨張エネルギーを動力に変換して圧縮機１２を回転させ、圧縮機１２は上記２段圧縮機を構成する図示しない高段側圧縮機の駆動をアシストしている。
【００２４】
流体機械１は、ハウジング（密閉容器）２を備え、ハウジング２には、流体機械１を駆動する駆動軸４がその長手方向を鉛直方向に配して延設されている。
駆動軸４の上端には、駆動軸４の軸心から偏心される上側偏心軸部（一端部）６が一体に形成され、上側偏心軸部６には、軸受部７を介して膨張機（スクロールユニット）８が連結されている。
【００２５】
一方、駆動軸４の下端には、駆動軸４の軸心から偏心される下側偏心軸部（下端部）１０が一体に形成され、下側偏心軸部１０には軸受部１１を介して圧縮機１２が連結されており、換言すると、ハウジング２には、上から順に、共通の駆動軸４が連結された膨張機８、圧縮機１２が鉛直方向に収容されている。
ハウジング２は、流体機械１の円筒胴部をなすセンターシェル１４と、駆動軸４の上端側を軸受部１５を介して回転自在に支持する上側フレーム（フレーム）１６と、流体機械１の上部を覆うキャップ状のトップシェル１８と、駆動軸４の下端側を軸受部１９を介して回転自在に支持する下側フレーム２０と、流体機械１の下部を覆うキャップ状のボトムシェル２２とから構成されている。
【００２６】
ハウジング２は、これらシェル１４，１８，２２、及びフレーム１６，２０によって密閉され、その内部に上記外部回路から取り込んだ流体機械１の作動流体としての冷媒の圧力が作用している。
詳しくは、トップシェル１８には、外部回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管２４が接続され、トップシェル１８の内側には吸入管２４が開口される吸入室２６が形成されている。また、上側フレーム１６には、吸入管２４、吸入室２６、膨張機８を順次経由した冷媒をハウジング２の外部へ吐出する吐出管２８が接続されている。
【００２７】
一方、下側フレーム２０には、外部回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管３０が接続され、ボトムシェル２２には、吸入管３０から吸入され圧縮機１２を経由した冷媒をハウジング２の外部へ吐出する吐出管３２が接続され、吐出管３２はボトムシェル２２の内側に形成された吐出室３４に開口されている。
センターシェル１４の内部は、隔壁３６によって膨張機８側の空間３８と圧縮機１２側の空間４０とに仕切られ、隔壁３６の駆動軸４の貫通位置にはメカニカルシール４２が装着され、メカニカルシール４２は駆動軸４の駆動を妨げることなく空間３８と空間４０との間を気密にシールしている。
【００２８】
膨張機８は、可動スクロール４４及び固定スクロール４６から構成され、各スクロール４４，４６には渦巻き状のラップが対向して立設されている。
可動スクロール４４は上側フレーム１６の台座部に自転することなく公転旋回運動可能に支持され、可動スクロール４４のラップの立設面と反対側の面にボス部４８が突設され、ボス部４８には上側偏心軸部６が連結される。
【００２９】
固定スクロール４６は上側フレーム１６に固定され、固定スクロール４６の中央部には吸入室２６に開口した吸入孔５０が貫通して形成され、固定スクロール４６の外周内部には吐出管２８が接続された吐出室（吐出ポート）５２が形成されている。
上述した膨張機８によれば、吸入管２４から吸入された冷媒は、吸入室２６、吸入孔５０を経て膨張機８に取り込まれ、可動及び固定スクロール４４，４６が互いに協働することによって各スクロール４４，４６のラップ間に形成された膨張室（作動空間）にて膨張される。膨張室は、各スクロール４４，４６の外周側に向けて移動しながらその容積が増大され、これに伴い可動スクロール４４が固定スクロール４６の軸心周りに公転旋回運動される。
【００３０】
駆動軸４は、可動スクロール４４の公転旋回運動に伴って回転駆動され、可動スクロール４４の公転旋回運動、ひいては駆動軸４の駆動力発生に供した冷媒は、固定スクロール４６の外周内部において吐出管２８が接続される吐出室５２を経て吐出管２８を介しハウジング２外の外部回路へ送出される。
一方、圧縮機１２は、可動スクロール５４及び固定スクロール５６から構成され、各スクロール５４，５６には渦巻き状のラップが対向して立設されている。
【００３１】
可動スクロール５４は下側フレーム２０の台座部に自転することなく公転旋回運動可能に支持され、そのラップの立設面と反対側の背面にボス部５８が突設され、ボス部５８には下側偏心軸部１０が連結される。
固定スクロール５６は下側フレーム２０に固定され、固定スクロール５６の中央部には吐出室３４に開口した吐出孔６０が貫通して形成され、固定スクロール５６の外周内部には吸入管３０が接続された吸入室６２が形成されている。
【００３２】
上述した圧縮機１２によれば、吸入管３０から吸入された冷媒は、吸入室６２を経て圧縮機１２に取り込まれ、可動及び固定スクロール５４，５６が互いに協働することによって各スクロール５４，５６のラップ間に形成された圧縮室にて圧縮される。圧縮室は、ボス部５８を介する駆動軸４の回転によって可動スクロール５４が固定スクロール５６の軸心周りに公転旋回運動することにより、各スクロール５４，５６の中心に向けて移動しながらその容積が減少される。
【００３３】
そして、圧縮室の容積の減少に伴い高圧にされた冷媒は、吐出孔６０、吐出室３４を経て吐出管３２を介しハウジング２外の外部回路へ送出される。
一方、隔壁３６の上下側の空間３８，４０には、それぞれ膨張機８の各スクロール４４，４６、圧縮機１２の各スクロール５４，５６を潤滑するための潤滑油が貯留される上側潤滑油室（潤滑油室）６４及び下側潤滑油室６６が形成されている。
【００３４】
詳しくは、駆動軸４内には、その上端、下端にそれぞれ開口する油路６８，７０が駆動軸４の軸線方向に沿って穿孔され、油路６８，７０は、それぞれ駆動軸４の径方向に沿って穿孔された給油孔７２，７４によって各潤滑油室６４，６６に連通されている。
下側潤滑油室６６に貯留される潤滑油は、給油孔７４、油路７０を経て駆動軸４の下端から吐出され、下側フレーム２０のボス部５８の収容部８２を満たす。この収容部８２に満たされた潤滑油は、可動スクロール５４の外側の空間８４を経て固定スクロール５６に対する可動スクロール５４の摺動面８６に供給され、各スクロール５４，５６同士の潤滑に寄与する。
【００３５】
一方、上側潤滑油室６４に貯留される潤滑油は、給油孔７２、油路６８を経て駆動軸４の上端から吐出され、上側フレーム１６のボス部４８の収容部７６を満たす。この収容部７６に満たされた潤滑油は、軸受部１５を潤滑しながら駆動軸４に沿って上側潤滑油室６４に流下される一方、可動スクロール４４の外側の空間７８を経て固定スクロール４６に対する可動スクロール４４の摺動面８０に供給され、各スクロール４４，４６同士の潤滑に寄与する。
【００３６】
ここで、膨張機８では、上側フレーム１６と可動スクロール４４の背面４４ａとの間には、可動スクロール４４の背圧室８８が形成され、背圧室８８は、上側潤滑油室６４の潤滑油が供給されることにより発生する背圧によって可動スクロール４４を固定スクロール４６に対して押圧している。
背圧室８８は、可動スクロール４４の中心部を中心とした円環状のシールリング部材８９によって仕切られ、シールリング部材８９や図示しない背圧調整機構により吐出室５２に作用する冷媒の低圧側圧力よりも高圧で且つ吸入室２６に作用する冷媒の高圧側圧力と同等乃至は冷媒の高圧側圧力よりもやや低圧となる中間圧に減圧された背圧に設定されており、この中間圧にされた潤滑油が外側の空間７８に送出される。なお、圧縮機１２においても同様の背圧室９０が形成されている。
【００３７】
圧縮機１２では、背圧室９０から空間８４を経た潤滑油は、吸入室６２を経て膨張機８から得られた回転力によって圧縮室を形成する各スクロール５４，５６の中心部に向けて移動しながら冷媒と共に吐出孔６０を経て吐出管３２から送出される。
吐出管３２から送出された冷媒は、流体機械１の外部に設けられた図示しないオイルセパレータなどによって冷媒に含まれた潤滑油が分離され、分離された潤滑油は、センターシェル１４の隔壁３６よりも下側に接続された潤滑油供給管９２から下側潤滑油室６６に供給され、再び上記した各摺動部の潤滑に寄与する。
【００３８】
これに対し、膨張機８では、背圧室８８から空間７８を経た潤滑油は、背圧によって各スクロール４４，４６の外周側に向けて移動し、冷媒とほとんど混合することなく独立して回収される。
詳しくは、固定スクロール４６の外周内部には、冷媒の吐出管２８とは別に、潤滑油回収管９４が接続され、一方、センターシェル１４の隔壁３６よりも上側には潤滑油供給管９６が接続されており、これら管９４，９６は潤滑油循環回路（潤滑油循環手段）９８に接続されている。
【００３９】
潤滑油循環回路９８は、各管９４，９６が接続される循環油管（循環路）１００に、潤滑油の流れ方向から順に、三方弁１０２、オイルチャンバ１０４、逆止弁１０６が介挿されて構成されている。
三方弁１０２には、流体機械１が組み込まれる冷凍サイクルを循環する冷媒の高圧側圧力、即ち、図示しない高段側圧縮機の吐出圧力、或いは膨張機８に流入する直前の圧力が導入される高圧管（高圧供給路）１０８が接続されている。
【００４０】
また、三方弁１０２は、その駆動部が流体機械１、ひいては上記冷凍サイクルの作動を制御する制御装置１１０に電気的に接続されている。
オイルチャンバ１０４は、三方弁１０２を経由した潤滑油を一旦貯留し、逆止弁１０６側に送出する。また、オイルチャンバ１０４には、オイルチャンバ１０４に貯留される潤滑油の油面レベルを検出するレベルセンサ（第１の油面レベル検出手段）１１２が装着され、レベルセンサ１１２は制御装置１１０に電気的に接続されている。
【００４１】
更に、オイルチャンバ１０４には、均圧管１１３が接続され、均圧管１１３は、オイルチャンバ１０４内の圧力を開放することによりオイルチャンバ１０４に潤滑油を円滑に流入させるべく冷凍サイクルにおいて低圧側圧力を帯びる冷媒が存在する、例えば吐出管２８などに接続され、図示しない弁などにより適宜連通される。
逆止弁１０６は、潤滑油供給管９６からオイルチャンバ１０４への潤滑油の逆流を阻止する機械的な開閉弁である。
【００４２】
図２は、図１のＡ部を図１中の吐出管２８側からみた拡大断面図である。
図２に示されるように、固定スクロール４６の可動スクロール４４に対する摺動面１１４（１１４でＯＫでした）には、空間７８に面する位置に、固定スクロール４６の中心部を中心とした円環状の環状溝１１６が形成されている。
環状溝１１６には、固定スクロール４６を貫通する弁室１１８が開口して形成され、弁室１１８は、環状溝１１６に開口する側に形成される油路１２０と、油路１２０から拡径された弁収容部１２２と、弁収容部１２２と潤滑油回収管９４とを連通する油路１２４とから構成されている。
【００４３】
弁収容部１２２には、油路１２０からの拡径によってその内面に弁座部１２２ａが形成されている。また、弁収容部１２２には、弁機構１２６が収容され、弁機構１２６は鋼球などからなるボール部材１２６ａ、ボール部材１２６ａを弁座部１２２ａに対して押圧するばね部材１２６ｂ、ばね部材１２６ｂを支持するばね押さえ部材１２６ｃから構成されている。
【００４４】
そして、ばね押さえ部材１２６ｃは弁収容部１２２の内側などに固定されており、ばね部材１２６ｂの所定の弾性力によりボール１２６ａは弁座部１２２ａに押圧され、油路１２０側と油路１２２側とが気密にシールされる。
一方、背圧室８８の圧力がばね部材１２６ｂの所定の弾性力に抗して上昇することにより、ボール部材１２６ａが弁座部１２２ａから離間してリフトされ、油路１２０側と油路１２４側とが連通される。
【００４５】
ここで、ばね部材１２６ｂは、吐出室５２に作用する冷媒の低圧側圧力によってはボール部材１２６ａを弁座部１２２ａから離間してリフトさせず、且つ背圧室８８に作用する冷媒の低圧側圧力と高圧側圧力との中間圧以上となるときにボール部材１２６ａを弁座部１２２ａから離間してリフトさせる所定の弾性力を有する部材によって形成されている。
このように構成される潤滑油循環回路９８では、弁室１１８と背圧室８８とは環状溝１１６を介して連通され、また、弁室１１８と上側潤滑油室６４とは循環油管１００を介して連通され、弁機構１２６は背圧室８８内の圧力に応じて循環油管１００を開閉することにより、所定の低圧から中間圧となる潤滑油を回収する。
【００４６】
加えて、制御装置１１０では、潤滑油循環回路９８によって上側潤滑油室６４に潤滑油を円滑に戻すために、三方弁１０２の弁駆動制御が実行される。
詳しくは、当該弁駆動制御では、三方弁１０２の弁体が循環油管１００のみを連通させる方向に切り換えられ、潤滑油の回収が行われている状態にて、先ず、レベルセンサ１１２にて検出されるオイルチャンバ１０４の潤滑油の油面レベルが所定の油面レベル以上であるか否かが判定される。
【００４７】
次に、油面レベルが所定の油面レベル以上であると判定された場合には、三方弁１０２の弁体を循環油管１００側から高圧管１０８側に切り換えることにより、高圧管１０８がオイルチャンバ１０４に連通され、オイルチャンバ１０４に高圧側圧力が供給される。
そして、冷媒の高圧側圧力により所定の高圧に昇圧された潤滑油は逆止弁１０６を通過して、同じく冷媒の高圧側圧力が作用する上側潤滑油室６４に円滑に戻される（昇圧手段）。
【００４８】
以上のように、第１実施形態では、弁機構１２６及び潤滑油循環回路９８を備えることにより、背圧室８８の潤滑油を膨張機８の吐出管２８を介して吐出される冷媒とは独立して、背圧室８８内の圧力に応じて上側潤滑油室６４に回収し、再び背圧室８８に供給することができる。従って、オイルセパレータなどを用いなくとも、潤滑油が冷媒に過度に含まれ流体機械１の組み込まれる冷凍サイクル中に流出されることを防止することができ、冷凍サイクルの熱交換効率を簡易にして向上することができる。
【００４９】
更に、上記弁駆動制御を行うことにより、オイルチャンバ１０４に貯留される潤滑油を冷媒の高圧側圧力が作用する上側潤滑油室６４と略均圧にすることができるため、潤滑油を上側潤滑油室６４に更に円滑に回収することができ、冷凍サイクルの熱交換効率をより一層向上することができる。
更にまた、上記弁駆動制御において、冷凍サイクル内の冷媒の高圧側圧力を利用して潤滑油を昇圧させることができるため、潤滑油循環回路９８を更に簡易に構成することができる。
【００５０】
また、上記弁駆動制御において、オイルチャンバ１０４に所定量の潤滑油が貯留された後に昇圧させることができるため、潤滑油を上側潤滑油室６４に更に円滑に回収することができ、冷凍サイクルの熱交換効率を更に向上することができる。
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。
図３は、上記第１実施形態とは異なる構成の潤滑油循環回路（潤滑油循環手段）１２８を示すものであり、他は上記第１実施形態と略同一の構成をなすため、主としてこの潤滑油循環回路１２８について説明する。
【００５１】
本実施形態では、オイルチャンバ１０４の前後の循環油管１００にそれぞれ介挿される入口弁１３０及び出口弁１３２と、オイルチャンバ１０４と上側潤滑油室６４との間の循環油管１００に介挿されるポンプ１３４とを備えた潤滑油循環回路１２８が構成されている。
入口弁１３０、出口弁１３２及びポンプ１３４の各駆動部は、制御装置１１０に電気的に接続され、制御装置１１０では、上側潤滑油室６４に潤滑油を円滑に戻すために、入口弁１３０、出口弁１３２及びポンプ１３４の弁・ポンプ駆動制御が実行される。
【００５２】
詳しくは、当該弁・ポンプ駆動制御では、入口弁１３０が開弁され、出口弁１３２が閉弁され、ポンプ１３４が停止され、潤滑油の回収が行われている状態にて、先ず、レベルセンサ１１２にて検出されるオイルチャンバ１０４の潤滑油の油面レベルが所定の油面レベル以上であるか否かが判定される。
次に、油面レベルが所定の油面レベル以上であると判定された場合には、入口弁１３０を閉弁するとともに出口弁１３２を開弁し、更にポンプ１３４を駆動することにより、オイルチャンバ１０４に貯留される潤滑油が冷媒の高圧側圧力程度の所定の高圧まで昇圧される。
【００５３】
そして、冷媒の高圧側圧力程度の所定の高圧に昇圧された潤滑油は逆止弁１０６を通過して、同じく冷媒の高圧側圧力が作用する上側潤滑油室６４に円滑に戻される（昇圧手段）。
以上のように、第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、簡素且つ高効率な潤滑油循環回路１２８によって冷凍サイクルの熱交換効率を効率的に向上することができる。
【００５４】
特に、当該第２実施形態では、潤滑油の昇圧手段にポンプ１３４を用い、ポンプ１３４を冷媒の高圧側圧力を得られる程度の所定の回転数にて駆動することにより、冷媒の高圧側圧力の変動によらないで潤滑油を確実に昇圧させることができるため、冷凍サイクルの熱交換効率を確実に向上することができる。
次に、本発明の第３実施形態について図４を参照して説明する。
【００５５】
図４は、上記各実施形態とは異なる構成の潤滑油循環回路（潤滑油循環手段）１３６を流体機械１の膨張機８側のみにて示している。
本実施形態では、オイルチャンバ１３８をハウジング２内の上側潤滑油室６４に近接して設けており、他は上記第１実施形態と略同一の構成をなしている。
オイルチャンバ１３８には、上側フレーム１６の台座部において、背圧室８８に開口され、上側潤滑油室６４側に向けて貫通して形成され油路１４０が連通されている。
【００５６】
油路１４０には、オイルチャンバ１３８から背圧室８８への潤滑油の逆流を阻止する逆止弁１４２が介挿され、更に、オイルチャンバ１３８の底部には上側潤滑油室６４と連通可能な逆止弁１４４が設けられ、逆止弁１４４は上側潤滑油室６４からオイルチャンバ１３８への潤滑油の逆流を阻止している。
また、オイルチャンバ１３８はセンターシェル１４に近接して設けられており、高圧管１０８がセンターシェル１４を介して接続されている。
【００５７】
高圧管１０８には、三方弁１０２が介挿され、三方弁１０２の他方のポートには均圧管１１３が接続されている。
このように構成される潤滑油循環回路１３６では、冷媒の高圧側圧力が作用する上側潤滑油室６４に潤滑油を円滑に戻すために、三方弁１０２の弁駆動制御が制御装置１１０にて実行される。
【００５８】
詳しくは、当該弁駆動制御では、三方弁１０２の弁体が均圧管１１３のみを連通させる方向に切り換えられ、潤滑油の回収が行われている状態にて、先ず、レベルセンサ１１２にて検出されるオイルチャンバ１３８の潤滑油の油面レベルが所定の油面レベル以上であるか否かが判定される。
次に、油面レベルが所定の油面レベル以上であると判定された場合には、三方弁１０２の弁体を均圧管１１３側から高圧管１０８側に切り換えることにより、高圧管１０８がオイルチャンバ１３８に連通され、オイルチャンバ１３８に高圧側圧力が供給される。
【００５９】
そして、冷媒の高圧側圧力により所定の高圧に昇圧された潤滑油は逆止弁１４４を通過して、同じく冷媒の高圧側圧力が作用する上側潤滑油室６４に円滑に戻される（昇圧手段）。
以上のように、第３実施形態では、上記第１及び第２実施形態と同様に、簡素且つ高効率な潤滑油循環回路１３６によって冷凍サイクルの熱交換効率を効率的に向上することができる。
【００６０】
特に、当該第３実施形態では、オイルチャンバ１３８をハウジング２内に設けることができるため、潤滑油循環回路１３６の更なる簡素化を図ることができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記各実施形態では、レベルセンサ１１２にて検出された潤滑油の油面レベルに応じて潤滑油の昇圧を行っている。しかし、これに限らず、例えば、オイルチャンバに回収される潤滑油の回収時間を制御装置１１０のタイマ機能などによりカウントし、潤滑油の回収時間が所定の回収時間以上になるとき、オイルチャンバに貯留される潤滑油を所定の高圧側圧力まで昇圧させるようにしても良い。この場合にも、上記各実施形態の場合と同様に、オイルチャンバに所定量の潤滑油が貯留された後に昇圧させることができるため、潤滑油を上側潤滑油室６４に円滑に回収することができる。
【００６１】
また、上記第２実施形態において、各弁１３０，１３２を撤去し、ポンプ１３４のみで潤滑油の昇圧を制御しても良いし、或いは、ポンプ１３４の出口側に図示しない逆止弁を設けてポンプ１３４への冷媒の逆流を阻止するようにしても良い。
更に、上記第１実施形態の変形例として、図５に示されるように、三方弁１０２に高圧管１０８及び均圧管１１３を接続することにより、三方弁１０２を介してオイルチャンバ１０４に直接に導圧し、循環油管１００に、潤滑油の流れ方向から順に、逆止弁１０６、オイルチャンバ１０４、逆止弁１０６を介挿して潤滑油循環回路９８を構成しても良い。
【００６２】
更にまた、上記各実施形態において、レベルセンサ１１２の代わりに上側潤滑油室６４に貯留される潤滑油の油面レベルを検出する図示しないレベルセンサ（第２の油面レベル検出手段）を設け、当該レベルセンサにて検出される潤滑油の油面レベルが所定の油面レベル未満になるとき、オイルチャンバに貯留される潤滑油を所定の高圧側圧力まで昇圧させるようにしても良い。この場合には、潤滑油を途切れさせることなく連続的に膨張機８に供給することができるため、供給される高圧の潤滑油で可動スクロール４４に適正な背圧を付与して流体機械１を適正に且つ効率良く稼動させることができる。
【００６３】
また、上記各実施形態では、ハウジング２内の膨張機８側と圧縮機１２側とを仕切る隔壁３６が設けられているが、この隔壁３６を排除して膨張機８及び圧縮機１２を潤滑するための潤滑油を貯留する共通の潤滑油室を１つ形成しても良い。この場合には、隔壁３６のみならず、これに装着されるメカニカルシール４２が不要となるため、流体機械１がより簡素化されて好ましい。
【００６４】
更に、上記各実施形態では、駆動側スクロールユニットが膨張機８であって、被駆動側スクロールユニットは膨張機８の下側に設けられた圧縮機１２であるが、２つのスクロールユニットの何れかが駆動側及び被駆動側のスクロールユニットであれば良く、膨張機８、圧縮機１２のユニット種別や、上下の配置は限定されない。但し、本実施形態によれば、少なくとも、外部回路を循環する冷媒の吐出圧力によって膨張機８を駆動し、この駆動力によって圧縮機１２を駆動する圧縮機一体型膨張機を構成することができる。この圧縮機一体型膨張機をヒートポンプや冷凍回路になどの冷凍サイクルに組み込むことによって、ヒートポンプや冷凍回路が搭載される給湯装置や空調装置等の構成の簡素化及び効率向上を図ることができて好ましい。
【符号の説明】
【００６５】
１  スクロール型流体機械
２  ハウジング（密閉容器）
４  駆動軸
８  膨張機（スクロールユニット）
１２  圧縮機
１６  上側フレーム（フレーム）
３６  隔壁
４４  可動スクロール
４４ａ  背面
４６  固定スクロール
５２  吐出室（吐出ポート）
６４  上側潤滑油室（潤滑油室）
８８  背圧室
９８，１２８，１３６  潤滑油循環回路（潤滑油循環手段）
１００  循環油管（循環路）
１０４，１３８  オイルチャンバ
１０８  高圧管（高圧供給路）
１１２  レベルセンサ（油面レベル検出手段）
１１４  摺動面
１１６  環状溝
１２２  弁室
１２６  弁機構
１３０  入口弁
１３２  出口弁
１３４  ポンプ
【図１】
2010185412.tif 000003
【図２】
2010185412.tif 000004
【図３】
2010185412.tif 000005
【図４】
2010185412.tif 000006
【図５】
2010185412.tif 000007