(57)【要約】【課題】高段側の圧縮機と共に冷凍装置の低段側の圧縮部を構成する単板式の圧縮機一体型膨張機であるスクロール型流体機械において、その起動を容易に行えるようにする。【解決手段】スクロール型流体機械１の圧縮部で圧縮された冷媒が高段側の圧縮機に吸入され、当該高段側の圧縮機で圧縮された高圧の冷媒を膨張部に吸入する。可動スクロール７の基面７ｂとは反対側である背面７ｃ側に形成された背圧室５２と、圧縮部の吐出側と背圧室とを連通するための油戻路４７と、この油戻路４７に設けられ、圧縮部の吐出側である圧縮側吐出室２２から背圧室側である潤滑油室２６への方向が順方向とされた逆止弁装置６６を備えた。【選択図】図１
2016048056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各基板の各基面にそれぞれ渦巻き状のラップが対向して形成された固定スクロール及び可動スクロールから構成され、両スクロールの前記各ラップ間に形成された膨張室で作動流体を膨張させることにより、前記可動スクロールを公転旋回運動させて動力を回収する膨張部と、該膨張部で回収された動力により、前記両スクロールの前記各ラップ間に形成された圧縮室で前記作動流体を圧縮する低段側の圧縮部とを備え、該圧縮部で圧縮された前記作動流体が高段側の圧縮機に吸入され、当該高段側の圧縮機で圧縮された高圧の前記作動流体を前記膨張部に吸入するスクロール型流体機械において、
前記可動スクロールの基面とは反対側である背面側に形成された背圧室と、
前記圧縮部の吐出側と前記背圧室とを連通するための連通路と、
該連通路に設けられ、前記圧縮部の吐出側から前記背圧室側へ向かう方向が順方向とされた逆止弁装置とを備えたことを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記逆止弁装置は、前記背圧室側と前記圧縮部の吐出側とを連通する細通路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記可動スクロールの背面の外周部にて当該可動スクロールを公転旋回運動可能に支持する台座部を有するフレームを備え、
前記連通路は、前記フレームに形成されており、
前記逆止弁装置は、前記連通路の前記背圧室側の出口を塞ぐように前記フレームに取り付けられたリード弁から構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記リード弁に小孔を形成したことを特徴とする請求項３に記載のスクロール型流体機械。
【請求項５】
前記リード弁の弁座に小溝を形成したことを特徴とする請求項３に記載のスクロール型流体機械。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載のスクロール型流体機械と、前記高段側の圧縮機とを備えて構成され、前記スクロール型流体機械の圧縮部の吐出側より前記高段側の圧縮機に前記作動流体を吸入し、当該高段側の圧縮機で圧縮された高圧の前記作動流体を前記スクロール型流体機械の膨張部に吸入させると共に、
前記高段側の圧縮機の起動時から前記スクロール型流体機械の圧縮部より前記作動流体を吸入することを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
前記作動流体として二酸化炭素を使用したことを特徴とする請求項６に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定及び可動スクロールのラップ間に作動流体の膨張室と圧縮室を形成するスクロール型流体機械、及び、それを用いた冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール型流体機械としては、基面にラップを設けた可動スクロールと、基面にこの可動スクロールのラップと噛合うラップを設けた固定スクロールとから構成されるスクロールユニットを備え、このスクロールユニットの作動室を仕切り壁により膨張室と圧縮室とに仕切って、中心側の膨張部とその外側の圧縮部とを形成した単板式の圧縮機一体型膨張機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、可動スクロールの基面とは反対側の背面には背圧室が構成されている。この背圧室には圧縮部の吐出圧力に保たれた作動流体が供給され、係る圧縮部の吐出側の圧力によって可動スクロールが固定スクロールに対して押し付けられるように付勢していた。
【０００４】
そして、係るスクロール型流体機械は例えば給湯機等を加熱するヒートポンプに用いられ、高段側の圧縮機と、放熱器と、吸熱器（蒸発器）と共に冷凍装置の冷凍サイクルを構成する。この場合、高段側の圧縮機で圧縮された作動流体が放熱器に流入し、そこで放熱する。この作動流体は、高圧に保たれたままスクロール型流体機械の固定スクロール中心部から膨張部に吸入され、膨張部のラップ間に形成された膨張室で膨張することで可動スクロールが公転旋回運動されて動力が回収される。
【０００５】
スクロール型流体機械の膨張部を出た作動流体（冷媒）は吸熱器に流入して蒸発し、吸熱作用を発揮した後、スクロール型流体機械の固定スクロールの外周部から圧縮部に吸入される。この圧縮部に吸入された作動流体は、膨張部で回収された動力により、圧縮部のラップ間に形成された圧縮室で圧縮される。即ち、スクロール型流体機械の圧縮部は低段側となり、この低段側の圧縮部で圧縮された作動流体が高段側の圧縮機に吸い込まれる循環を繰り返すものであった（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
この場合、従来の冷凍装置では特許文献２の図４に示されるように、スクロール型流体機械の圧縮部の吸入側と吐出側とをバイパスするバイパス管を設けている。このバイパス管には開閉弁が介設されており、高段側の圧縮機の起動時のみこの開閉弁を開くことで低段側の圧縮部をバイパスするようにしていた。その目的は、高段側の圧縮機が作動流体を吸入し易くすることにより、当該高段側の圧縮機の吐出圧力を速やかに上昇させ、膨張部に加わる動力を早期に増大させることで、スクロール型流体機械の速やかな起動を企図することであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５２０９７６４号公報
【特許文献２】特許第３９５３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記に如く従来の冷凍装置では、高段側の圧縮機の起動時にスクロール型流体機械の圧縮部（低段側の圧縮部）の吸入側と吐出側とをバイパス管によりバイパスさせていたが、係るバイパス管を設けずに高段側の圧縮機の起動時より、スクロール型流体機械の圧縮部から作動流体を吸入したほうが、スクロール型流体機械が起動し易くなると考えられる。
【０００９】
何故ならば、高段側の圧縮機によりスクロール型流体機械の圧縮部の吐出側から作動流体が吸入されることで、当該スクロール型流体機械の圧縮部の吐出側の圧力が当該圧縮部の吸入側よりも低くなり、その圧力差はスクロール型流体機械の圧縮部で作動流体を圧縮する方向の起動トルクをスクロール型流体機械に対し、発生させるからである。即ち、膨張部で回収される動力に加えて、圧縮部でも動力が発生し、スクロール型流体機械が起動し易くなる。
【００１０】
しかしながら、スクロール型流体機械は前述した如く可動スクロールの背圧として圧縮部の吐出側の圧力が供給され、この背圧によって可動スクロールが固定スクロールに押し付けられる構造であるため、高段側の圧縮機の起動時にスクロール型流体機械の圧縮部の吐出側の圧力が当該圧縮部の吸入側よりも低くなると、可動スクロールの背圧は確実に不足してしまう。
【００１１】
そのため、可動スクロールが固定スクロールから引き離されてしまい、ラップ間に前述した膨張室や圧縮室を形成することができなくなって、スクロール型流体機械が機能不能に陥るという問題がある。
【００１２】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、高段側の圧縮機と共に冷凍装置の低段側の圧縮部を構成する単板式の圧縮機一体型膨張機であるスクロール型流体機械において、その起動を容易に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のスクロール型流体機械は、各基板の各基面にそれぞれ渦巻き状のラップが対向して形成された固定スクロール及び可動スクロールから構成され、両スクロールの各ラップ間に形成された膨張室で作動流体を膨張させることにより、可動スクロールを公転旋回運動させて動力を回収する膨張部と、この膨張部で回収された動力により、両スクロールの各ラップ間に形成された圧縮室で作動流体を圧縮する低段側の圧縮部とを備え、この圧縮部で圧縮された作動流体が高段側の圧縮機に吸入され、当該高段側の圧縮機で圧縮された高圧の作動流体を膨張部に吸入するものであって、可動スクロールの基面とは反対側である背面側に形成された背圧室と、圧縮部の吐出側と背圧室とを連通するための連通路と、この連通路に設けられ、圧縮部の吐出側から背圧室側へ向かう方向が順方向とされた逆止弁装置とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明のスクロール型流体機械は、上記発明において逆止弁装置は、背圧室側と圧縮部の吐出側とを連通する細通路を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明のスクロール型流体機械は、上記各発明において可動スクロールの背面の外周部にて当該可動スクロールを公転旋回運動可能に支持する台座部を有するフレームを備え、連通路は、フレームに形成されており、逆止弁装置は、連通路の背圧室側の出口を塞ぐようにフレームに取り付けられたリード弁から構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明のスクロール型流体機械は、上記発明においてリード弁に小孔を形成したことを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明のスクロール型流体機械は、請求項３の発明においてリード弁の弁座に小溝を形成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明の冷凍装置は、請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載のスクロール型流体機械と、高段側の圧縮機とを備えて構成され、スクロール型流体機械の圧縮部の吐出側より高段側の圧縮機に作動流体を吸入し、当該高段側の圧縮機で圧縮された高圧の作動流体をスクロール型流体機械の膨張部に吸入させると共に、高段側の圧縮機の起動時からスクロール型流体機械の圧縮部より作動流体を吸入することを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明の冷凍装置は、上記発明において作動流体として二酸化炭素を使用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、各基板の各基面にそれぞれ渦巻き状のラップが対向して形成された固定スクロール及び可動スクロールから構成され、両スクロールの各ラップ間に形成された膨張室で作動流体を膨張させることにより、可動スクロールを公転旋回運動させて動力を回収する膨張部と、この膨張部で回収された動力により、両スクロールの各ラップ間に形成された圧縮室で作動流体を圧縮する低段側の圧縮部とを備え、この圧縮部で圧縮された作動流体が高段側の圧縮機に吸入され、当該高段側の圧縮機で圧縮された高圧の作動流体を膨張部に吸入するスクロール型流体機械において、可動スクロールの基面とは反対側である背面側に形成された背圧室と、圧縮部の吐出側と背圧室とを連通するための連通路と、この連通路に設けられ、圧縮部の吐出側から背圧室側へ向かう方向が順方向とされた逆止弁装置とを備えているので、請求項６の発明の如くスクロール型流体機械の圧縮部の吐出側より高段側の圧縮機に作動流体を吸入し、当該高段側の圧縮機で圧縮された高圧の作動流体をスクロール型流体機械の膨張部に吸入させる冷凍装置に本発明のスクロール型流体機械が使用され、且つ、高段側の圧縮機の起動時からスクロール型流体機械の圧縮部より作動流体が吸入されるように構成した場合にも、逆止弁装置によって高段側の圧縮機の起動時にスクロール型流体機械の背圧室の圧力が急激に低下する不都合が防止される。
【００２１】
これにより、従来の如くスクロール型流体機械の圧縮部をバイパスせず、高段側の圧縮機の起動時からスクロール型流体機械の圧縮部より作動流体を吸入するようにしても、可動スクロールは固定スクロールから剥がれること無く、当該固定スクロールに押し付けられるようになり、スクロール型流体機械は起動可能になる。そして、高段側の圧縮機で圧縮部の吐出側から作動流体を吸入することで、圧縮部の吐出側の圧力が当該圧縮部の吸入側の圧力より低くなる。これにより、スクロール型流体機械には起動トルクが発生するので、従来に比して容易に起動させることができるようになる。
【００２２】
この場合、請求項２の発明の如く逆止弁装置に背圧室側と圧縮部の吐出側とを連通する細通路を設けることで、高段側の圧縮機の起動後、逆止弁装置の細通路を経て少しずつ圧力が圧縮部の吐出側に抜けるようになる。即ち、停止中に圧縮部の吐出側の圧力より高い平衡圧まで上昇している背圧室の圧力は、高段側の圧縮機が起動した後、少しずつ低下していくことになる。これにより、スクロール型流体機械の起動後に早期に背圧室の圧力を圧縮部の吐出側の圧力まで下げることができるようになり、可動スクロールに加わる背圧を迅速に適正値とすることができるようになる。
【００２３】
また、請求項３の発明の如く可動スクロールの背面の外周部にて当該可動スクロールを公転旋回運動可能に支持する台座部を有するフレームを備え、連通路をこのフレームに形成し、逆止弁装置を連通路の背圧室側の出口を塞ぐようにフレームに取り付けられたリード弁から構成することにより、連通路と逆止弁装置を簡単な構成で実現し、構造の簡素化を図ることが可能となる。
【００２４】
そして、請求項４の発明の如くリード弁に小孔を形成し、或いは、請求項５の発明の如くリード弁の弁座に小溝を形成することで、請求項２の細通路を簡単な構成で実現することが可能となる。
【００２５】
そして、上記各発明は、請求項７の発明の如き二酸化炭素を作動流体として使用する冷凍装置に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用した一実施例のスクロール型流体機械の縦断側面図である。
【図２】図１の固定スクロールを基面側から見た平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１のスクロール型流体機械の逆止弁装置部分の拡大断面図である。
【図５】図１のスクロール型流体機械を用いた一実施例の冷凍装置の冷凍サイクルを示す図である。
【図６】図１のスクロール型流体機械の各部の圧力の変化を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
（１）スクロール型流体機械１の基本構造
図１は、本発明の一実施例のスクロール型流体機械１の縦断側面図を示している。実施例のスクロール型流体機械１は、例えば、縦置き型単板式の圧縮機一体型膨張機であり、高圧側が超臨界圧力となる二酸化炭素を冷媒（作動流体）として使用した冷凍装置ＲＣの冷凍サイクルに用いられる（図５）。この冷凍装置ＲＣの構成については後に詳述するが、図示しない空気調和機やヒートポンプ式給湯機等にヒートポンプとして組み込まれるものである。そして、実施例のスクロール型流体機械１は冷媒の圧力によって膨張動作を行う膨張部２と、この膨張部２の膨張動作によって圧縮動作を行う圧縮部３（低段側）とを備えている（図２）。
【００２９】
スクロール型流体機械１はハウジング４を備えている。このハウジング４内には、主として固定スクロール６とこの固定スクロール６に対し公転旋回運動される可動スクロール７とから構成されるスクロールユニット８と、可動スクロール７を公転旋回運動可能に支持するフレームとしてのメインフレーム９と、このメインフレーム９の底面に固定され、当該メインフレーム９の底面から突出して設けられた固定軸１１とが配設されている。
【００３０】
ハウジング４は、本体となるメインシェル１２と、このメインシェル１２の上部を覆うキャップ状のトップシェル１３と、メインシェル１２の下部を覆うキャップ状のボトムシェル１４とから構成されている。ハウジング４は、トップシェル１３とボトムシェル１４を、Ｏリング等のシール材を介し、メインシェル１２を挟み込むようにしてボルトで互いに締結することにより組み立てられ、外部から内部が密閉されている。そして、メインフレーム９の外周部はメインシェル１２の内側に固定されている。密閉されたハウジング４内には、スクロール型流体機械１の作動流体として冷凍装置ＲＣの冷凍サイクルから取り込んだ冷媒（二酸化炭素）を圧縮部３にて圧縮した圧力が作用している。
【００３１】
トップシェル１３には、冷凍装置ＲＣの冷凍サイクルから取り込んだ冷媒を膨張部２に吸入する膨張側吸入管１６が接続されている。メインシェル１２には、膨張部２にて膨張された冷媒を冷凍装置ＲＣの冷凍サイクルに向けて吐出する膨張側吐出管１７と、圧縮部３にて圧縮された冷媒を冷凍装置ＲＣの冷凍サイクルに向けて吐出する圧縮側吐出管１８が接続されている。膨張側吸入管１６と膨張側吐出管１７の端部は、固定スクロール６の基板６ａ内に形成された膨張側吸入室１９と膨張側吐出室２１とにそれぞれ開口して連通され、圧縮側吐出管１８の端部はメインシェル１２内に開口し、このメインシェル１２内を介してトップシェル１３の内側に形成された圧縮部３の吐出側としての圧縮側吐出室２２に連通されている。
【００３２】
また、メインシェル１２には、冷凍装置ＲＣの冷凍サイクルから取り込んだ冷媒を圧縮部３に吸入する圧縮側吸入管２３（図３に示す。図１では手前側に位置する。）が接続され、この圧縮側吸入管２３の端部は、固定スクロール６の基板６ａ内に形成された圧縮部の吸入側としての圧縮側吸入室２４に連通されている。
【００３３】
一方、ボトムシェル１４の内側には潤滑油室２６が形成され、この潤滑油室２６にはスクロールユニット８を潤滑するための潤滑油が貯留される。前述した圧縮側吸入室２３には、固定スクロール６の基板６ａ及びメインフレーム９を貫通する送油孔２７（図２）が開口されており、この送油孔２７を介して潤滑油室２６の潤滑油が圧縮側吸入室２４に送油される構成とされている。
【００３４】
また、固定軸１１内には、固定軸１１の軸方向に沿って給油路２８が穿設されており、この給油路２８の下端は潤滑油室２６に開口し、上端はボス（凹部）３１内の空間に開口されている。
【００３５】
固定スクロール６はメインフレーム９の上面部９ａに固定され、固定スクロール６の基板６ａの前述した圧縮側吸入室２４よりも固定スクロール６の径方向で若干中心側には圧縮側吐出孔３２が貫通して形成されている。この圧縮側吐出孔３２の圧縮側吐出室２２に対する開口部には、冷媒中の潤滑油を分離するオイルセパレータ３３が装着されている。
【００３６】
可動スクロール７は、その背面７ｃの外周部にてメインフレーム９の台座部９ｂにオルダムリング等の自転阻止機構３４を介して自転することなく公転旋回運動可能に支持されている。この自転阻止機構３４は台座部９ｂに嵌挿され、可動スクロール７の公転旋回運動に伴い基板７ａの基面７ｂとは反対側の面である背面７ｃに摺動可能に通接される。更に、可動スクロール７の背面７ｃには、偏心ブッシュ３６が摺動且つ回動可能に嵌挿される円筒状の前述したボス３１が突設されている。
【００３７】
上述した固定軸１１はメインフレーム９と共に可動スクロール７をその背面７ｃの中心部にて公転旋回運動可能に支持する支持機構５４を構成している。この場合、固定軸１１の上端部はスライドブッシュ５６の内側に、ベアリング４９によって摺動且つ回転可能に挿入されており、このスライドブッシュ５６は偏心ブッシュ３６内に、その偏心方向に移動可能に収納されている。即ち、固定軸１１の上端部は、スライドブッシュ５６を介して偏心ブッシュ３６内に挿入されたかたちとされている。また、スライドブッシュ５６と偏心ブッシュ３６間にはバネ６１が介設されている。このバネ６１によりスライドブッシュ５６は偏心方向に常時付勢され、これによって両スクロール６、７の芯ずれが調整されるよう構成されている。
【００３８】
そして、偏心ブッシュ３６は、軸受４８を介してボス３１に摺動且つ回転可能に嵌挿されている。軸受４８は、可動スクロール７の公転旋回運動に伴い偏心ブッシュ３６に作用するラジアル荷重を受容する。また、偏心ブッシュ３６の下端の鍔部とメインフレーム９との間にベアリング５１が配設されている。このように、固定軸１１はベアリング４９、スライドブッシュ５６、偏心ブッシュ３６、軸受４８、ベアリング５１を介して可動スクロール７を公転旋回運動可能に支持しており、支持機構５４は、上記ボス３１、偏心ブッシュ３６、スライドブッシュ５６、固定軸１１と、バネ６１により構成される。
【００３９】
ここで、実施形態のスクロールユニット８は、圧縮機一体型膨張機において、一組の固定スクロール６及び可動スクロール７によって冷媒の作動室としての圧縮部３の圧縮室と膨張部２の膨張室との両方を形成可能な、いわゆる単板式スクロールユニットであり、固定軸１１は、メインフレーム９と共に可動スクロール７を公転旋回運動可能に支持するのみであって、固定軸１１自体が回転駆動されることはない。
【００４０】
詳しくは、図２に示すように、固定スクロール６の基面６ｂには、環状の中間仕切り壁（環状壁）３８と、環状の外側仕切り壁３９とが立設され、中間仕切り壁３８と外側仕切り壁（環状壁）３９との間には渦巻状の外側固定スクロールラップ（ラップ）４０、中間仕切り壁３８よりも中心側には渦巻状の内側固定スクロールラップ（ラップ）４１がそれぞれ立設されている。また、基面６ｂには図示しないシールリングが嵌挿される環状溝４２が中間仕切り壁３８の端面に凹設されている。この環状溝４２のシールリングによってスクロールユニット８内は内側の膨張部２側と外側の圧縮部３側とに仕切られることになる。
【００４１】
固定スクロール６の基板６ａには、前述した圧縮側吸入室２４が外側仕切り壁３９の若干内側の圧縮部３の外周端に形成され、中間仕切り壁３８の若干外側の圧縮部３の内周端に圧縮側吐出孔３２が形成されている。また、基板６ａには、前述した膨張側吐出室２１が中間仕切り壁３８の若干内側の膨張部２の外周端に形成され、前述した膨張側吸入室１９が膨張部２の内周端である中心部に形成されている。更に、基板６ａには、外側仕切り壁３９の若干外側に環状の油溝４３が形成され、油溝４３上に設けられた溝幅よりも大きい直径で所定の深さで座ぐり加工を施して形成した凹部の底面に前述した送油孔２７が形成されている。
【００４２】
一方、可動スクロール７の基面７ｂには、外側固定スクロールラップ４０に噛合う渦巻状の外側可動スクロールラップ（ラップ）４４と、内側固定スクロールラップ４１に噛合う渦巻状の内側可動スクロールラップ（ラップ）４６とが相反する渦巻の方向で立設されている。
【００４３】
上述したスクロールユニット８によれば、中間仕切り壁３８よりも内側に膨張部２が形成され、中間仕切り壁３８と外側仕切り壁３９との間に圧縮部３が形成される。詳しくは、図１中に実線矢印で示すように、膨張側吸入管１６から吸入された冷媒は、膨張側吸入室１９を経て膨張部２の中心部に取り込まれ、各スクロール６、７が互いに協働することによって各ラップ４１、４６間に形成された膨張室（作動室）にて膨張される。膨張室は、各スクロール６、７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７が固定スクロール６の軸心周りに公転旋回運動される。可動スクロール７の公転旋回運動に供した冷媒は、膨張側吐出室２１を経て膨張側吐出管１７を介しハウジング４外の冷凍装置ＲＣの冷凍サイクルに向けて吐出される。
【００４４】
一方、圧縮側吸入管２３から吸入された冷媒は、圧縮側吸入室２４を経て圧縮部３に取り込まれ、上述した膨張室での冷媒の膨張に伴い可動スクロール７が固定スクロール６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６、７が互いに協働することによって各ラップ４０、４４間に形成された圧縮室（作動室）にて圧縮される。圧縮室は、可動スクロール７の公転旋回運動に伴い各スクロール６、７の中心に向けて移動しながらその容積が減少される。そして、圧縮室の容積の減少に伴い、高圧にされた冷媒は圧縮側吐出孔３２、圧縮側吐出室２２を経て圧縮側吐出管１８を介し、ハウジング４外の冷凍装置ＲＣの冷凍サイクルに向けて吐出される。
【００４５】
（２）油戻路（連通路）４７
更に、この過程において図１中にて点線矢印で示されるように、圧縮側吐出孔３２から圧縮側吐出室２２に吐出される冷媒は、オイルセパレータ３３を通過する際に冷媒中の潤滑油が分離される。冷媒から分離された潤滑油はメインフレーム９に形成された本発明における圧縮部３の吐出側（圧縮側吐出室２２）と背圧室５２とを連通するための連通路としての油戻路４７を経て潤滑油室２６に貯留される。
【００４６】
潤滑油室２６に貯留された潤滑油は、潤滑油室２６と背圧室５２の差圧によって給油路２８を上昇し、固定軸１１の上端から吐出されて、ベアリング４９、軸受４８、ベアリング５１を潤滑した後に、メインフレーム９の台座部９ｂと可動スクロール７の背面７ｃとの間に形成される背圧室５２に至る。
【００４７】
（３）可動スクロール７の背圧
このように、スクロール型流体機械１の背圧室５２では、潤滑油によって自転阻止機構３４と台座部９ｂ及び可動スクロール７の背面７ｃとの摺動部などが潤滑される。また、ハウジング４内は圧縮側吐出孔３２から圧縮側吐出室２２に吐出された圧縮部３の吐出圧力に保たれるので、油戻路４７、潤滑油室２６、及び、給油路２８を経て背圧室５２にはこの圧縮部３の吐出圧力に保たれた冷媒（作動流体）が潤滑油と共に供給される。従って、背圧室５２から可動スクロール７は、圧縮部３の吐出圧力で固定スクロール６に対して押圧付勢され、押し付けられることになる。
【００４８】
係る背圧室５２からの圧力（背圧）により、可動スクロール７のラップ４４、４６の先端が固定スクロール６の基面６ｂに当接し、固定スクロール６のラップ４０、４１の先端は可動スクロール７の基面７ｂに当接する（何れも潤滑油を介して当接）。これにより、各ラップ間の膨張部２に膨張室を形成し、圧縮部３には圧縮室を形成しながら、固定スクロール６に対する可動スクロール７の円滑な公転旋回運動が可能となる。そして、スクロール型流体機械１では、膨張部２における冷媒の膨張エネルギーによってスクロールユニット８が駆動され、このスクロールユニット８の駆動力により、圧縮部３において冷媒を圧縮することになる。
【００４９】
（４）逆止弁装置６６
また、メインフレーム９の下面には逆止弁装置６６が取り付けられている。この実施例の逆止弁装置６６は、リード弁６７と、このリード弁６７をメインフレーム９に固定するボルト６８とから構成されており、リード弁６７は油戻路４７の前記背圧室５６側となる出口を塞ぐように配設されている（図４）。
【００５０】
この場合、油戻路４７の出口もメインフレーム９の下面に開口しており、その周囲には図４に拡大して示す如くリード弁６７の弁座４７ａが突設されている。そして、リード弁６７はこの弁座４７ａに当接することで、油戻路４７の出口を塞ぐ。また、この油戻路４７の出口に対応する部分のリード弁６７には、細通路を構成するための小孔６７ａが穿設されている（図４）。
【００５１】
逆止弁装置６６のリード弁６７は、圧縮部３の吐出側である圧縮側吐出室２２から背圧室５２側の潤滑油室２６に向かう方向が順方向とされており、圧縮側吐出室２２から潤滑油室２６に向かう方向の潤滑油の通過は許容し、その逆の方向への潤滑油の移動は、リード弁６７が弁座４７ａに当接して油戻路４７の出口を塞ぐことで阻止されるよう構成されている。
【００５２】
即ち、圧縮側吐出室２２の圧力（圧縮部３の吐出側の圧力）が給油路２８を介して潤滑油室２６と連通している背圧室５２の圧力（背圧）以上であるとき、逆止弁装置６６のリード弁６７は弁座４７ａから離間して油戻路４７の出口を開き、圧縮側吐出室２２から背圧室５２側の潤滑油室２６に向かう潤滑油を通過させる。
【００５３】
一方、圧縮側吐出室２２の圧力が背圧室５２の圧力（潤滑油室２６の圧力）よりも低くなった場合、リード弁６７は弁座４７ａに当接して油戻路４７の出口を塞ぐ。しかしながら、リード弁６７には小孔６７ａが形成されている関係上、リード弁６７が油戻路４７の出口を塞いだ状態においても、潤滑油室２６（背圧室５２側）から圧縮側吐出室２２（圧縮部３の吐出側）への極少量の潤滑油（圧力）の移動は許容される構成とされている。
【００５４】
（５）冷凍装置ＲＣ
次に、図５は本発明のスクロール型流体機械１を用いた一実施例の冷凍装置ＲＣの冷凍サイクルを示している。尚、この図では説明のため、スクロール型流体機械１の膨張部２と圧縮部３を分離して示している。スクロール型流体機械１の膨張部２で回収された動力で駆動される圧縮部３は、この冷凍装置ＲＣの冷凍サイクルにおいて低段側の圧縮機（低段側の圧縮部）を構成する。この圧縮部３の前述した圧縮側吐出管１８は、当該圧縮部３の後段に位置する高段側の圧縮機７０の電動機７０ｂで駆動される高段側の圧縮部７０ａに接続されている。
【００５５】
この圧縮部７０ａの後段には、冷媒を冷却するガスクーラ７１が接続されており、ガスクーラ７１の出口と蒸発器（吸熱器）７３の入口間に、スクロール型流体機械１の膨張部２が接続されている。このガスクーラ７１からの冷媒は前述した膨張側吸入管１６から膨張部２の膨張側吸入室１９に吸入される。また、スクロール型流体機械１の膨張部２からは膨張側吐出管１７を介して冷媒が蒸発器７３に送られる。そして、この蒸発器７３から出た冷媒が圧縮側吸入管２３からスクロール型流体機械１の圧縮部３に吸入される構成とされている。
【００５６】
（６）冷凍装置ＲＣの動作
次に、スクロール型流体機械１を含む冷凍装置ＲＣの動作について説明する。尚、冷凍装置ＲＣの起動時の動作については後述する。スクロール型流体機械１の膨張部２が駆動する低段側の圧縮部３で昇圧された中間圧の冷媒（二酸化炭素冷媒）は、圧縮側吐出管１８から高段側の圧縮機７０に送られ、電動機７０ｂで駆動される圧縮部７０ａによって更に昇圧され、高圧（超臨界）となる。この高圧の冷媒は超臨界状態のままガスクーラ７１で冷却された後、膨張側吸入管１６からスクロール型流体機械１の膨張部２に取り込まれ、膨張減圧される。
【００５７】
膨張部２において冷媒が等エントロピ的に膨張することによって可動スクロール７が公転旋回運動し、動力が回収される。この可動スクロール７の公転旋回運動によって圧縮部３が低段側の圧縮機として作動することになる。膨張部２で膨張した冷媒は、蒸発器７３で加熱された後（或いは、それによって対象を冷却）、圧縮側吸入管２３より再びスクロール型流体機械１の圧縮部３に吸引される。
【００５８】
このように、スクロール流体機械１の圧縮部３で冷凍装置ＲＣの冷凍サイクルの圧縮過程の一部（低段側）を担い、高段側の圧縮機７０の圧縮部７０ａで圧縮過程の残り（高段側）を担う。圧縮部３における圧縮動力は、膨張部２における回収動力によって賄われることになる。
【００５９】
（６−１）冷凍装置ＲＣの運転中の逆止弁装置６６の状態
前述したように、スクロール型流体機械１の運転中、背圧室５２を含むハウジング４内は圧縮側吐出孔３２から圧縮側吐出室２２に吐出された圧縮部３の吐出圧力に保たれる。従って、圧縮側吐出室２２の圧力（圧縮部３の吐出側の圧力）は給油路２８を介して潤滑油室２６と連通している背圧室５２の圧力（背圧）と同じであり、逆止弁装置６６のリード弁６７は弁座４７ａから離間して油戻路４７の出口を開き、圧縮側吐出室２２から背圧室５２側の潤滑油室２６に向かう潤滑油を通過させる。
【００６０】
これにより、油戻路４７、潤滑油室２６、及び、給油路２８を経て背圧室５２に圧縮部３の吐出圧力に保たれた潤滑油が供給されるので、背圧室５２から可動スクロール７は、圧縮部３の吐出圧力で固定スクロール６に対して押圧付勢され、スクロール型流体機械１の膨張部２及び圧縮部３では安定して冷媒の膨張と圧縮（低段）が行われる。
【００６１】
（６−２）冷凍装置ＲＣの起動時の動作（逆止弁装置６６の作用）
次に、図６を参照しながら冷凍装置ＲＣの起動時の動作について説明する。図６のｔ１以前の状態で高段側の圧縮機７０及びスクロール型流体機械１が停止しているものとすると、スクロール型流体機械１のハウジング４やスクロールユニット８内を含む冷凍装置ＲＣの冷凍サイクル内は全て約６ＭＰａ程の平衡圧となっている。
【００６２】
この平衡圧状態から図６の時刻ｔ１で高段側の圧縮機７０が起動されると、圧縮機７０の吐出圧力Ｐ１（膨張側吸入管１６から膨張部２に吸入される入口の圧力）は平衡圧から上昇していき、運転中は１０ＭＰａ程になる。また、膨張部２で膨張して膨張側出口管１７から出て行く冷媒の圧力Ｐ２（膨張部２の出口の圧力＝圧縮部３の吸入側の圧力）は平衡圧から低下していく。
【００６３】
一方、高段側の圧縮機７０が起動した時点より圧縮側吐出室２２からは圧縮側吐出管１８を介して冷媒が圧縮機７０に吸引されるので、圧縮部３の吐出側の圧力Ｐ３（圧縮側吐出室２２の圧力）は急激に低下し、圧縮部３の吸入側の圧力Ｐ２よりも低くなる。この圧縮側吐出室２２の急激な圧力低下により、背圧室５２の圧力Ｐ４（背圧室５２と連通している潤滑油室２６の圧力）よりも圧縮側吐出室２２の圧力（圧縮部３の吐出側の圧力Ｐ３）が低くなるので、逆止弁装置６６のリード弁６７は油戻路４７の出口の弁座４７ａに当接して塞ぐ。
【００６４】
これにより、背圧室５２の圧力Ｐ４は圧縮部３の吐出側の圧力Ｐ３のように急激に低下しなくなり、可動スクロール７の背圧は確保されるので、スクロール型流体機械１は起動可能となる。但し、小孔６７ａがあることにより、背圧室５２の圧力Ｐ４は少しずつ低下していくことになる。
【００６５】
また、上述したように圧縮部３の吐出側の圧力Ｐ３（圧縮側吐出室２２の圧力）は、圧縮部３の吸入側の圧力よりも低くなるので、スクロール型流体機械１のスクロールユニット８には起動トルクが発生する。これにより、スクロール型流体機械１は起動し易くなり、時刻ｔ２で起動することになる。
【００６６】
スクロール型流体機械１が起動すると、圧縮部３の圧縮室では冷媒が圧縮され始めるので、圧縮部３の吐出側の圧力Ｐ３である圧縮側吐出室２２の圧力も上昇していき、やがて圧縮部３の吸入側の圧力Ｐ２を超え、５ＭＰａ程で背圧室５２の圧力Ｐ４と同じになる。これにより、逆止弁装置６６のリード弁６７は油戻路４７の出口を開き、以後は圧縮部３の吐出側の圧力Ｐ３が背圧Ｐ４として供給されるようになる。
【００６７】
以上のように、スクロール型流体機械１の可動スクロール７の基面７ｂとは反対側である背面７ｃ側に形成された背圧室５２と、圧縮部３の吐出側（圧縮側吐出室２２）と背圧室５２とを連通するための連通路としての油戻路４７と、この油戻路４７に設けられ、圧縮部３の吐出側から背圧室５２側の潤滑油室２６への方向が順方向とされた逆止弁装置６６を備えているので、スクロール型流体機械１の圧縮部３の吐出側より高段側の圧縮機７０に冷媒を吸入し、当該高段側の圧縮機７０で圧縮された高圧の冷媒をスクロール型流体機械１の膨張部２に吸入させる冷凍装置ＲＣに本発明のスクロール型流体機械１が使用され、且つ、高段側の圧縮機７０の起動時からスクロール型流体機械１の圧縮部３より冷媒が吸入されるように構成した場合にも、逆止弁装置６６によって高段側の圧縮機７０の起動時にスクロール型流体機械１の背圧室５２の圧力（背圧）が急激に低下する不都合が防止される。
【００６８】
これにより、従来の如くスクロール型流体機械１の圧縮部３をバイパスせず、高段側の圧縮機７０の起動時からスクロール型流体機械１の圧縮部３より冷媒を吸入するようにしても、可動スクロール７は固定スクロール６から剥がれること無く、当該固定スクロール６に押し付けられるようになり、スクロール型流体機械１は起動可能になる。そして、高段側の圧縮機７０で圧縮部３の吐出側から冷媒を吸入することで、圧縮部３の吐出側の圧力が当該圧縮部３の吸入側の圧力より低くなる。これにより、スクロール型流体機械１には起動トルクが発生するので、従来に比して容易に起動させることができるようになる。
【００６９】
この場合、逆止弁装置６６に背圧室５２側の潤滑油室２６と圧縮部３の吐出側（圧縮側吐出室２２）とを連通する小孔６７ａを設けているので、高段側の圧縮機７０の起動後、逆止弁装置６６の小孔６７ａを経て少しずつ圧力が圧縮部３の吐出側である圧縮側吐出室２２に抜けるようになる。即ち、停止中に圧縮部３の吐出側の圧力より高い平衡圧まで上昇している背圧室５２の圧力は、高段側の圧縮機７０が起動した後、少しずつ低下していくことになる。これにより、スクロール型流体機械１の起動後に早期に背圧室５２の圧力Ｐ４を圧縮部３の吐出側の圧力Ｐ３まで下げることができるようになり、可動スクロール７に加わる背圧を迅速に適正値とすることができるようになる。
【００７０】
また、実施例では可動スクロール７の背面７ｃの外周部にて当該可動スクロール７を公転旋回運動可能に支持する台座部９ｂを有するメインフレーム９を備え、油戻路４７をこのメインフレーム９に形成し、逆止弁装置６６を油戻路４７の背圧室５２側の出口を塞ぐようにメインフレーム９に取り付けられたリード弁６７から構成しているので、油戻路４７と逆止弁装置６６を簡単な構成で実現し、構造の簡素化を図ることが可能となる。また、実施例ではリード弁６７に小孔６７ａを形成しているので、逆止弁装置６６の細通路を簡単な構成で実現することが可能となる。そして、二酸化炭素を作動流体として使用する冷凍装置ＲＣに本発明のスクロール型流体機械１は特に有効である。
【実施例２】
【００７１】
（７）逆止弁装置６６の他の例
上記実施例では逆止弁装置６６のリード弁６７に小孔６７ａを形成して細通路となしたが、それに限らず、弁座４７ａに小溝を形成してリード弁６７が弁座４７ａに当接した状態でも油戻路４７と潤滑油室２６を連通する細通路が構成されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１  スクロール型流体機械
２  膨張部
３  圧縮部（低段側）
６  固定スクロール
６ａ、７ａ  基板
６ｂ、７ｂ  基面
７  可動スクロール
８  スクロールユニット
９  メインフレーム
２２  圧縮側吐出室
２６  潤滑油室
４７  油戻路（連通路）
４７ａ  弁座
５２  背圧室
６６  逆止弁装置
６７  リード弁
６７ａ  小孔（細通路）
ＲＣ  冷凍サイクル
【図１】
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【図２】
2016048056.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016048056.tif 000007
【図６】
2016048056.tif 000008