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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6241605
(24)【登録日】2017年11月17日
(45)【発行日】2017年12月6日
(54)【発明の名称】スクロール型流体機械
(51)【国際特許分類】
F04C 18/02 20060101AFI20171127BHJP
F04C 23/02 20060101ALI20171127BHJP
F01C 1/02 20060101ALI20171127BHJP
F01C 13/04 20060101ALI20171127BHJP
F01C 19/08 20060101ALI20171127BHJP
【ＦＩ】
F04C18/02 311J
F04C23/02 A
F01C1/02 B
F01C13/04
F01C19/08 A
【請求項の数】10
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2013-256091(P2013-256091)
(22)【出願日】2013年12月11日
(65)【公開番号】特開2015-113760(P2015-113760A)
(43)【公開日】2015年6月22日
【審査請求日】2016年12月5日
(73)【特許権者】
【識別番号】000001845
【氏名又は名称】サンデンホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098361
【弁理士】
【氏名又は名称】雨笠 敬
(72)【発明者】
【氏名】高井 和彦
(72)【発明者】
【氏名】手島 淳夫
(72)【発明者】
【氏名】松本 康臣
【審査官】
新井 浩士
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１２−５２５２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１１／０８３５１０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２０１０−１３３２６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−３０７１８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００３／０１５０２２３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ０４Ｃ １８／０２
Ｆ０１Ｃ １／０２
Ｆ０１Ｃ １３／０４
Ｆ０１Ｃ １９／０８
Ｆ０４Ｃ ２３／０２
(57)【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で前記作動流体を圧縮する低段側の圧縮部とを備え、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の中心部より吸入するスクロール流体機械において、
前記可動スクロールの背面側に形成された背圧室と、
該背圧室を中心部と外周部とに仕切るシール部材とを備え、
前記背圧室の中心部に前記高圧に保たれた前記作動流体を供給し、前記背圧室の外周部には前記圧縮部の吐出圧力に保たれた前記作動流体を供給することを特徴とするスクロール型流体機械。
前記可動スクロールの背面側に形成された背圧室と、
該背圧室を中心部と外周部とに仕切るシール部材とを備え、
前記背圧室の中心部に前記高圧に保たれた前記作動流体を供給し、前記背圧室の外周部には前記圧縮部の吐出圧力に保たれた前記作動流体を供給することを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項2】
前記圧縮部は、前記膨張部の外側における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】
可動スクロールの背面側より突出するボスと、クランク軸と、該クランク軸の端部に形成され、前記ボスに摺動且つ回転可能に嵌挿された偏心軸部とを備え、
前記シール部材を前記偏心軸部の端面に設けて前記可動スクロールの背面に摺動可能に当接させ、該可動スクロールに形成した貫通孔により前記高圧に保たれた作動流体を前記背圧室の中心部に供給す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。
前記シール部材を前記偏心軸部の端面に設けて前記可動スクロールの背面に摺動可能に当接させ、該可動スクロールに形成した貫通孔により前記高圧に保たれた作動流体を前記背圧室の中心部に供給す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】
前記可動スクロールの旋回運動に応じて、前記固定スクロールのラップにより前記貫通孔の入口が開閉されることを特徴とする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】
前記貫通孔の入口は、前記膨張室内の作動流体が液相線を越えて湿り蒸気領域となった後に閉じられるよう構成したことを特徴とする請求項４に記載のスクロール型流体機械。
【請求項6】
前記貫通孔の入口が閉じられたとき、前記背圧室の中心部と外周部とを連通する圧力逃がし路を備えたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のスクロール型流体機械。
【請求項7】
前記可動スクロールの背面に形成された溝により前記圧力逃がし路を構成し、前記シール部材が前記溝の端部を塞いでいる状態では前記背圧室の中心部と外周部は非連通状態となり、前記シール部材が前記溝を跨ぐことで前記溝の両端部が開放され、前記背圧室の中心部と外周部が連通されるよう構成したことを特徴とする請求項６に記載のスクロール型流体機械。
【請求項8】
前記シール部材はリング状を成し、前記偏心軸部の端面に偏心配置されていることを特徴とする請求項３乃至請求項７のうちの何れかに記載のスクロール型流体機械。
【請求項9】
前記シール部材で仕切られる前記背圧室の中心部を、前記可動スクロールの旋回中心から、前記偏心軸部の偏心方向に、前記可動スクロールの旋回半径の１／２ずらしたことを特徴とする請求項３乃至請求項８のうちの何れかに記載のスクロール型流体機械。
【請求項10】
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１乃至請求項９のうちの何れか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、固定及び可動スクロールから成る膨張部を備えたスクロール型流体機械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圧縮室と膨張室とに仕切って、圧縮部と膨張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】
図１５は上記特許文献１のスクロールユニット１００部分を拡大して示している。固定スクロール１０８の基面には、環状の中間仕切壁（環状壁）１５２と、環状の外側仕切壁１５４とが立設され、中間仕切壁１５２と外側仕切壁１５４との間には渦巻き状の外側固定スクロールラップ（ラップ）１５６、中間仕切壁５２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）１５８がそれぞれ立設されている。
【0004】
固定スクロール１０８の基板１０８Ａには、圧縮側吸入室１３８が外側仕切壁１５４の内側の圧縮部１０４の外周端に形成され、中間仕切壁１５２の外側の圧縮部１０４の内周端に圧縮側吐出孔１４４が形成されている。また、基板１０８Ａには、膨張側吐出室１３２が中間仕切壁１５２の内側の膨張部１０２の外周端に形成され、膨張側吸入室１３０が膨張部１０２の内周端である中心部に形成されている。
【0005】
一方、可動スクロール１１０の基面には、外側固定スクロールラップ１５６に噛合う渦巻き状の外側可動スクロールラップ（ラップ）１６４と、内側固定スクロールラップ１５８に噛合う渦巻き状の内側可動スクロールラップ（ラップ）１６６とが相反する渦巻の方向で立設されている。このスクロールユニット１００では、中間仕切壁１５２よりも内側に膨張部１０２が形成され、中間仕切壁１５２と外側仕切壁１５４との間に圧縮部１０４が形成される。
【0006】
そして、膨張側吸入室１３０から高段側の圧縮機（図示せず）で圧縮された高圧に保たれた作動流体が吸入され、膨張部１０２のラップ１５８と１６６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１１０が公転旋回運動され、動力が回収される。この動力により、圧縮部１０４のラップ１５６と１６４間に形成された圧縮室で作動流体を圧縮する。この圧縮部１０４は低段側となり、圧縮部１０４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ことになる。
【0007】
また、可動スクロール１１０の背面側には背圧室１６８が構成されている。この背圧室１６８には、圧縮部１０４の吐出圧力に保たれた作動流体が供給され、その圧力によって可動スクロール１１０が固定スクロール１０８に対して押圧付勢されるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１２−５２５２７号公報
【特許文献2】特許第４９４０６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
このように従来では、可動スクロール１１０の背圧室１６８（膨張部１０２と圧縮部１０４に対応する全体）が圧縮部１０４の吐出圧力とされていた。一方、可動スクロール１１０の基面の中心部には、高段側の圧縮機の吐出圧力が加わる。この圧力の大小関係を図１５に矢印で示す。この図において、矢印の長さは圧力の大きさを示している（以下、同じ）。このように、可動スクロール１１０に加わる背圧室１６８からの圧力は全体に比較的低く、基面に加わる圧力は中心部が極めて高い状況となるため、作動流体の漏れが発生し易い可動スクロール１１０の基板１１０Ａの中央部が、図１６のように撓んでしまう。
【0010】
これを解消するために背圧室１６８全体に高段側の圧縮機の吐出圧力を供給すると、今度は固定スクロール１０８と可動スクロール１１０の基面間の摺動抵抗が増大し、効率が著しく低下してしまう問題があった。
【0011】
これを防止するために、前記特許文献２の如く背圧室１６８をシール部材で中心部と外周部とに仕切り、中心部に膨張部１０２の吸込圧力（高圧）を供給し、外周部には膨張部１０２の吐出圧力を供給する構造が提案されている。
【0012】
しかしながら、膨張部１０２における膨張過程での圧力変化の特性は、膨張部１０２に吸い込まれる作動流体の温度によって大きく異なる。図１７は膨張部１０２の入口における作動流体の温度が＋４０℃の場合の膨張過程での圧力変化を示し、図１８は膨張部１０２の入口における作動流体の温度が＋２０℃の場合の膨張過程での圧力変化を示す。尚、各図において縦軸は圧力、横軸は可動スクロール１１０が公転旋回するクランク角を示す。また、図１９は図１７の場合の可動スクロール１１０の基面に加わる圧力と背圧との大小関係を示し、図２０は図１８の場合の可動スクロール１１０の基面に加わる圧力と背圧との大小関係を示す。
【0013】
これらの図から明らかな如く、膨張部１０２の入口における作動流体の温度が高い場合（図１７、図１９）、膨張過程の圧力の低下が緩慢となるため、可動スクロール１１０を固定スクロール１０８から引き離そうとする力は大きくなる。但し、膨張による動力も大きくなるため、圧縮部１０４における仕事量は増大する。
【0014】
一方、膨張部１０２の入口における作動流体の温度が低い場合（図１８、図２０）、膨張過程の圧力は膨張初期に急激に低下するため、可動スクロール１１０を固定スクロール１０８から引き離そうとする力は小さくなる。そして、膨張による動力も小さくなるため、圧縮部１０４における仕事量も減少する。
【0015】
このように、膨張部１０２における膨張過程での圧力変化の特性が、膨張部の入口における作動流体の温度によって大きく異なるため、特許文献２の如くシール部材により背圧室１６８を中心部と外周部とに仕切り、中心部に膨張部１０２の吸込圧力（高圧）を供給し、外周部に膨張部１０２の吐出圧力を供給するようにした場合、或る作動流体の温度では最適であっても、温度が上昇した場合には背圧が過剰となって摺動損が増大し、逆に低下した場合には背圧が不足して漏れが生じ、何れの場合にも効率の低下を招く。そのため、膨張部１０２の入口の作動流体温度に対応する調整手段を別途設けなければならなくなる問題があった。
【0016】
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、膨張部の入口における作動流体の温度が変化した場合にも、可動スクロールに適切な背圧を印加することが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】
【0017】
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で作動流体を圧縮する低段側の圧縮部とを備え、高段側の圧縮機で圧縮された高圧の作動流体を膨張部の中心部より吸入するものであって、可動スクロールの背面側に形成された背圧室と、この背圧室を中心部と外周部とに仕切るシール部材とを備え、背圧室の中心部に高圧に保たれた作動流体を供給し、背圧室の外周部には圧縮部の吐出圧力に保たれた作動流体を供給することを特徴とする。
【0018】
請求項２の発明のスクロール型流体機械は、上記発明において圧縮部は、膨張部の外側における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ことを特徴とする。
【0019】
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側より突出するボスと、クランク軸と、このクランク軸の端部に形成され、ボスに摺動且つ回転可能に嵌挿された偏心軸部とを備え、シール部材を偏心軸部の端面に設けて可動スクロールの背面に摺動可能に当接させ、この可動スクロールに形成した貫通孔により高圧に保たれた作動流体を背圧室の中心部に供給することを特徴とする。
【0020】
請求項４の発明のスクロール型流体機械は、上記発明において可動スクロールの旋回運動に応じて、固定スクロールのラップにより貫通孔の入口が開閉されることを特徴とする。
【0021】
請求項５の発明のスクロール型流体機械は、上記発明において貫通孔の入口は、膨張室内の作動流体が液相線を越えて湿り蒸気領域となった後に閉じられるよう構成したことを特徴とする。
【0022】
請求項６の発明のスクロール型流体機械は、請求項４又は請求項５の発明において貫通孔の入口が閉じられたとき、背圧室の中心部と外周部とを連通する圧力逃がし路を備えたことを特徴とする。
【0023】
請求項７の発明のスクロール型流体機械は、上記発明において可動スクロールの背面に形成された溝により圧力逃がし路を構成し、シール部材が溝の端部を塞いでいる状態では背圧室の中心部と外周部は非連通状態となり、シール部材が溝を跨ぐことで溝の両端部が開放され、背圧室の中心部と外周部が連通されるよう構成したことを特徴とする。
【0024】
請求項８の発明のスクロール型流体機械は、請求項３乃至請求項７の発明においてシール部材はリング状を成し、偏心軸部の端面に偏心配置されていることを特徴とする。
【0025】
請求項９の発明のスクロール型流体機械は、請求項３乃至請求項８の発明においてシール部材で仕切られる背圧室の中心部を、可動スクロールの旋回中心から、偏心軸部の偏心方向に、可動スクロールの旋回半径の１／２ずらしたことを特徴とする。
【0026】
請求項１０の発明のスクロール型流体機械は、上記各発明において作動流体としては二酸化炭素を使用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0027】
前述した如く、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で作動流体を圧縮する低段側の圧縮部とを備え、高段側の圧縮機で圧縮された高圧の作動流体を膨張部の中心部より吸入するスクロール型流体機械においては、膨張部の入口における作動流体の温度が高い場合、膨張過程の圧力の低下が緩慢となるため、可動スクロールを固定スクロールから引き離そうとする力は大きくなるが、膨張による動力も大きくなるため、圧縮部における仕事量も増大する。逆に、膨張部の入口における作動流体の温度が低い場合は、膨張過程の圧力は膨張初期に急激に低下するため、可動スクロールを固定スクロールから引き離そうとする力は小さくなるが、膨張による動力も小さくなるため、圧縮部における仕事量も減少する。
【0028】
そこで本発明では、可動スクロールの背面側に形成された背圧室を、シール部材により中心部と外周部とに仕切り、背圧室の中心部に高段側の圧縮機で圧縮された高圧に保たれた作動流体を供給し、背圧室の外周部には低段側の圧縮部の吐出圧力に保たれた作動流体を供給するようにしたので、膨張部の入口における作動流体の温度が高い場合は圧縮部の仕事量が増大し、その吐出圧力も高くなって背圧室の外周部に供給される圧力は上昇し、膨張部の入口における作動流体の温度が低い場合は圧縮部の仕事量が減少し、その吐出圧力も低くなって背圧室の外周部に供給される圧力も低下する。
【0029】
即ち、膨張部の入口における作動流体の温度が高く、可動スクロールを固定スクロールから引き離そうとする力が大きくなるときは、背圧室の外周部に供給される圧力が上昇し、膨張部の入口における作動流体の温度が低く、可動スクロールを固定スクロールから引き離そうとする力が小さくなるときは、背圧室の外周部に供給される圧力も低下するようになり、自動的に両者をバランスさせることが可能となる。これにより、別途複雑な調整手段を設けることなく、可動スクロールに背圧を適切に印加して高効率な運転を実現することが可能となる。
【0030】
これは請求項２のような膨張部と圧縮部とが一体化された単板式のスクロール型流体機械において、請求項１０の如き二酸化炭素を作動流体として使用する場合に特に有効である。
【0031】
この場合、請求項３の発明の如く、可動スクロールの背面側より突出するボスと、クランク軸と、このクランク軸の端部に形成され、ボスに摺動且つ回転可能に嵌挿された偏心軸部とを備え、シール部材を偏心軸部の端面に設けて可動スクロールの背面に摺動可能に当接させ、この可動スクロールに形成した貫通孔により高圧に保たれた作動流体を背圧室の中心部に供給することにより、背圧室に高圧を供給する構造を著しく簡素化することが可能となる。
【0032】
また、請求項４の発明の如く、可動スクロールの旋回運動に応じて、固定スクロールのラップにより貫通孔の入口が開閉されるようにすることで、可動スクロールの中心部を固定スクロールから引き離そうとする引き離し力が大きくなる状態では、貫通孔の入口を開放して背圧室の中心部に高圧を供給し、可動スクロールの中心部を引き離そうとする力に対抗すると共に、引き離し力が小さくなる状態では、貫通孔の入口を固定スクロールのラップにより閉じて、高圧の供給を停止することが可能となる。
【0033】
これにより、中心部への過剰な背圧印加による固定スクロールへの可動スクロールの過剰な押し付け力の発生を回避し、運転効率の低下を防止することが可能となる。
【0034】
この場合、請求項５の発明の如く貫通孔の入口を、膨張室内の作動流体が液相線を越えて湿り蒸気領域となった後に閉じるようにすることにより、確実に可動スクロールの中心部への引き離し力が小さくなった後に、中心部の背圧を下げることができるようになり、的確なタイミングで背圧室の中心部への高圧印加を停止することが可能となる。
【0035】
また、請求項６の発明の如く貫通孔の入口が閉じられたとき、背圧室の中心部と外周部とを連通する圧力逃がし路を設ければ、背圧室の中心部への高圧印加を停止したことに合わせて中心部と外周部を連通することができるようになる。これにより、中心部の引き離し力が急激に低下するのに合わせて、背圧室の圧力を中心部と外周部で均一化し、過剰な押し付け力の発生を確実に防止することができるようになる。
【0036】
この場合も、請求項７の発明の如く可動スクロールの背面に形成された溝により圧力逃がし路を構成し、シール部材が溝の端部を塞いでいる状態では背圧室の中心部と外周部は非連通状態となり、シール部材が溝を跨ぐことで溝の両端部が開放され、背圧室の中心部と外周部が連通されるよう構成することで、構造の著しい簡素化を図ることが可能となる。
【0037】
また、請求項８の発明の如くシール部材をリング状とした場合に、偏心軸部の端面に偏心配置すれば、偏心軸部の回転に伴ってシール部材が可動スクロールの同じリング状の位置に当接することがなくなり、可動スクロールがシール部材によって摩耗する度合いを低減することができるようになる。
【0038】
更に、請求項９の発明の如くシール部材で仕切られる背圧室の中心部を、可動スクロールの旋回中心から、偏心軸部の偏心方向に、可動スクロールの旋回半径の１／２ずらすことにより、膨張部の膨張室の面積重心位置と、背圧室の中心部の面積重心位置とを合致させることができるようになる。これにより、可動スクロールを転覆させようとするモーメントの発生を効果的に防止することができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明を適用した実施例のスクロール型流体機械の縦断側面図である。
【図15】従来のスクロール型流体機械のスクロールユニット部分の縦断側面図である。
【図17】この種スクロール型流体機械の膨張部の入口における作動流体の温度が＋４０℃の場合の膨張過程での圧力変化を示す図である。
【図18】同じく膨張部の入口における作動流体の温度が＋２０℃の場合の膨張過程での圧力変化を示す図である。
【図21】可動スクロールの旋回角度（クランク角）に対する可動スクロール軸方向の力、及び、可動スクロールを固定スクロールに押し付ける力（押付力）の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0040】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【0041】
（１）スクロール型流体機械１の構造図１は、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）として使用したヒートポンプ等の冷凍サイクルＲＣに用いられる（図１０に示す）。この冷凍サイクル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組み込まれ、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後述する膨張部２と、この膨張部２の膨張動作によって圧縮動作を行う後述する圧縮部４（低段側）とを備えている（図２）。
【0042】
スクロール型流体機械１はハウジング６を備えている。このハウジング６内には、主として固定スクロール８とこの固定スクロール８に対し公転旋回運動される可動スクロール１０とから構成されるスクロールユニット１２と、可動スクロール１０を公転旋回運動可能に支持するメインフレーム（フレーム）１４と、このメインフレーム１４の下部軸受部１４ｃに軸受部材１８を介して回転可能に軸支されたクランク軸１６とが配設されている。
【0043】
ハウジング６は、メインフレーム１４の外周部１４ａと、メインフレーム１４の上部を覆うキャップ状のトップシェル２０と、メインフレーム１４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。ハウジング６は、トップシェル２０とボトムシェル２２を、Ｏリング２３を介し、外周部１４ａを挟み込むようにしてボルト２５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。密閉されたハウジング６内には、スクロール型流体機械１の作動流体として冷凍サイクルＲＣから取り込んだ冷媒（二酸化炭素）を圧縮部４にて圧縮した圧力が作用している。
【0044】
トップシェル２０には、冷凍サイクルＲＣ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２４と、膨張部２にて膨張された冷媒を冷凍サイクルＲＣに向けて吐出する膨張側吐出管２６と、圧縮部４にて圧縮された冷媒を冷凍サイクルＲＣに向けて吐出する圧縮側吐出管２８が接続されている。膨張側吸入管２４と膨張側吐出管２６の端部は、固定スクロール８の基板８ａ内に形成された膨張側吸入室３０と膨張側吐出室３２とにそれぞれ開口して連通され、圧縮側吐出管２８の端部は、トップシェル２０の内側に形成された圧縮側吐出室３４に開口して連通されている。
【0045】
また、メインフレーム１４の外周部１４ａには、冷凍サイクルＲＣから取り込んだ冷媒を圧縮部４に吸入する圧縮側吸入管３６が接続され、圧縮側吸入管３６の端部は、固定スクロール８の基板８ａ内に形成された圧縮側吸入室３８に開口され、連通されている。
【0046】
一方、ボトムシェル２２の内側には潤滑油室４０が形成され、この潤滑油室４０にはスクロールユニット１２を潤滑するための潤滑油が貯留される。圧縮側吸入室３８には、固定スクロール８の基板８ａ及びメインフレーム１４を貫通する送油孔６２（図２）が開口され、送油孔６２を介して潤滑油室４０の潤滑油が圧縮側吸入室３８に送油される。
【0047】
また、クランク軸１６内には、クランク軸１６の軸方向に沿って給油路４２が穿設されており、この給油路４２の下端は潤滑油室４０に開口し、上端はクランク軸１６の上端（実施例における端部）の偏心軸部３５の上面（実施例における端面）にて、可動スクロール１０の後述するボス５０内の空間に開口している。但し、この給油路４２の上端は、偏心軸部３５の上面（実施例における端面）に嵌挿して設けられたリング状のシール部材としてのシールリング４８により仕切られた後述する背圧室６８の外周部６８ａ側（シールリング４８の外側）にて開口しているものとする。このシールリング４８は可動スクロール１０の公転旋回運動に伴い、基板１０ａの基面１０ｂとは反対側の面である背面１０ｃに摺動可能に当接する。
【0048】
固定スクロール８はメインフレーム１４の外周部１４ａの内側に固定され、固定スクロール８の基板８ａの圧縮側吸入室３８よりも固定スクロール８の径方向で若干中心側には後述する圧縮側吐出孔４４が貫通して形成されている。圧縮側吐出孔４４の圧縮側吐出室３４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４５が装着されている。
【0049】
可動スクロール１０は、メインフレーム１４の台座部１４ｂにオルダムリング等の自転阻止機構４６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４６は台座部１４ｂに嵌挿され、可動スクロール１０の公転旋回運動に伴い基板１０ａの基面１０ｂとは反対側の面である背面１０ｃに摺動可能に通接される。更に、可動スクロール１０の背面１０ｃには、偏心軸部３５が軸受部材５９を介して摺動且つ回動可能に嵌挿される円筒状の前述したボス５０が突設されている。尚、偏心軸部３５にはボス５０の外側に位置するバランスウエイト８０が一体に形成されている。
【0050】
ここで、実施形態のスクロールユニット１２は、圧縮機一体型膨張機において、一組の固定スクロール８及び可動スクロール１０によって冷媒の作動室としての圧縮部４と膨張部２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、クランク軸１６は、メインフレーム１４と共に可動スクロール１０を公転旋回運動可能に支持し、このクランク軸１６自体も回転駆動される。
【0051】
詳しくは、図２に示されるように、固定スクロール８の基面８ｂには、環状の中間仕切り壁（環状壁）５２と、環状の外側仕切り壁５４とが立設され、中間仕切り壁５２と外側仕切り壁５４との間には渦巻状の外側固定スクロールラップ（ラップ）５６、中間仕切り壁５２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）５８がそれぞれ立設されている。
【0052】
固定スクロール８の基板８ａには、前述した圧縮側吸入室３８が外側仕切り壁５４の若干内側の圧縮部４の外周端に形成され、中間仕切り壁５２の若干外側の圧縮部４の内周端に圧縮側吐出孔４４が形成されている。また、基板８ａには、前述した膨張側吐出室３２が中間仕切り壁５２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３０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８ａには、外側仕切り壁５４の若干外側に環状の油溝６０が形成され、油溝６０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６２が形成されている。
【0053】
一方、図３に示されるように、可動スクロール１０の基面１０ｂには、外側固定スクロールラップ５６に噛合う渦巻状の外側可動スクロールラップ（ラップ）６４と、内側固定スクロールラップ５８に噛合う渦巻状の内側可動スクロールラップ（ラップ）６６とが相反する渦巻の方向で立設されている。また、可動スクロール１０の基板１０ａには、内側可動スクロールラップ（ラップ）６６の中心側の部分の内側には貫通孔６１が形成されている。この貫通孔６１の上端（一端）の入口は基面１０ｂにて開口し、膨張側吸入室３０に連通する。また、貫通孔６１の下端（他端）の出口は可動スクロール１０の公転旋回運動中、常に前記シールリング４８により仕切られた後述する背圧室６８の中心部６８ｂ側（シールリング４８の内側）にて開口する。
【0054】
上述したスクロールユニット１２によれば、中間仕切り壁５２よりも内側に膨張部２が形成され、中間仕切り壁５２と外側仕切り壁５４との間に圧縮部４が形成される。詳しくは、図１中にて実線矢印で示されるように、膨張側吸入管２４から吸入された冷媒は、膨張側吸入室３０を経て膨張部２に取り込まれ、各スクロール８、１０が互いに協働することによって各ラップ５８、６６間に形成された膨張室Ｅ（図４。作動室）にて膨張される。膨張室Ｅは、各スクロール８、１０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１０が固定スクロール８の軸心周りに公転旋回運動される。可動スクロール１０の公転旋回運動に供した冷媒は、膨張側吐出室３２を経て膨張側吐出管２６を介しハウジング６外の冷凍サイクルＲＣに向けて吐出される。
【0055】
一方、圧縮側吸入管３６から吸入された冷媒は、圧縮側吸入室３８を経て圧縮部４に取り込まれ、上述した膨張室Ｅでの冷媒の膨張に伴い可動スクロール１０が固定スクロール８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８、１０が互いに協働することによって各ラップ５６、６４間に形成された圧縮室Ｐ（図４。作動室）にて圧縮される。圧縮室Ｐは、可動スクロール１０の公転旋回運動に伴い各スクロール８、１０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Ｐの容積の減少に伴い、高圧にされた冷媒は圧縮側吐出孔４４、圧縮側吐出室３４を経て圧縮側吐出管２８を介し、ハウジング６外の冷凍サイクルＲＣに向けて吐出される。
【0056】
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４４から圧縮側吐出室３４に吐出される冷媒は、オイルセパレータ４５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固定スクロール８の基板８ａの外周面に形成される切欠部４７とメインフレーム１４の内周面との間に形成された油戻路６３を経て潤滑油室４０に貯留される。潤滑油室４０に貯留された潤滑油は、遠心力によって給油路４２を上昇し、シールリング４８外側のクランク軸１６の上端の偏心軸部３５の上面から吐出され、偏心軸部３５とボス５０を潤滑した後に、メインフレーム１４の台座部１４ｂと可動スクロール１０の背面１０ｃとの間に形成される背圧室６８に至る。
【0057】
（１−１）可動スクロール１０の背圧背圧室６８では、潤滑油によって自転阻止機構４６と台座部１４ｂ及び可動スクロール１０の背面１０ｃとの摺動部などが潤滑される。また、ハウジング６内は前述した如く圧縮側吐出孔４４から圧縮側吐出室３４に吐出された圧縮部４の吐出圧力に保たれているので、給油路４２を経てシールリング４８より外側、即ち、背圧室６８の外周部６８ａにはこの圧縮部４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６８の外周部６８ａから可動スクロール１０は、圧縮部４の吐出圧力で固定スクロール８に対して押圧付勢されることになる。
【0058】
一方、可動スクロール１０の貫通孔６１からは、膨張側吸入管２４から膨張側吸入室３０に吸入された冷媒（後述する高段側の圧縮機７０で圧縮された高圧に保たれた冷媒）がシールリング４８より内側、即ち、背圧室６８の中心部６８ｂに供給される。従って、背圧室６８の中心部６８ｂから可動スクロール１０は、高段側の圧縮機７０で圧縮された高圧で固定スクロール８に対して押圧付勢されることになる。
【0059】
係る背圧室６８からの背圧により、固定スクロール８に対する可動スクロール１０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１２が駆動され、このスクロールユニット１２の駆動力により、圧縮部４において冷媒を圧縮する。
【0060】
（１−２）貫通孔６１の開閉図４、図６は偏心軸部３５部分の構造を説明するために拡大したスクロールユニット１２部分の縦断側面図、図８は偏心軸部３５の拡大縦断側面図である。また、図５、図７は可動スクロール１０を透視した（貫通孔６１を実線で表示）偏心軸部３５の平面図を示している。また、図９は固定スクロール８及び可動スクロール１０の中心部の平断面図である（偏心軸部３５側（下側）から見た図）。
【0061】
前述したように、貫通孔６１の上端の入口は基面１０ｂにて開口しているが、この入口は、可動スクロール１０の公転旋回運動に応じて、固定スクロール８の内側固定スクロールラップ（ラップ）５８の先端により開閉される位置に配置されている。図４はラップ５８により開放された状態、図６は閉鎖された状態である。
【0062】
（１−３）シールリング４８の偏心配置一方、貫通孔６１の下端の出口は、シールリング４８で仕切られた背圧室６８の中心部６８ｂに対応して開口している。この場合、図５に示すシールリング４８の円（リング）の中心Ｘ１は、偏心軸部３５の軸心Ｘ２に一致しておらず、偏心配置されている。従って、偏心軸部３５の回転中、シールリング４８は可動スクロール１０に対して公転旋回することになる。他方、シールリング４８は背圧室６８を中心部６８ｂと外周部６８ａとに仕切るために可動スクロール１０の背面１０ｃに摺動可能に当接しているが、公転旋回することで、可動スクロール１０の同じリング状の位置にシールリング４８が当接することがなくなり、可動スクロール１０の背面１０ｃがシールリング４８によって摩耗し難くなる。
【0063】
このように、シールリング４８は可動スクロール１０に対して公転旋回するため、このシールリング４８に対する貫通孔６１の位置も可動スクロール１０の公転旋回運動中、変化することになるが、貫通孔６１の下端の出口は、必ずシールリング４８で仕切られた背圧室６８の中心部６８ｂに対応するように配置されている。
【0064】
（１−４）圧力逃がし路８１による連通また、偏心軸部３５に対応する位置の可動スクロール１０の背面１０ｃには、ラジアル方向に延在する溝７８が凹陥形成されており、この溝７８内に圧力逃がし路８１が構成される。図５は可動スクロール１０を透視してこの溝７８を表しているが、前述したようなシールリング４８の公転旋回により、その内側（偏心軸部３５の軸心側）の端部がシールリング４８により塞がれた状態（図４、図５）と、シールリング４８が溝７８を跨ぐ状態（図６、図７）とに変化する。
【0065】
シールリング４８が溝７８を跨いだ状態では、溝７８の内側の端部と外側の端部とが開放されるため、その内部の圧力逃がし路８１は背圧室６８の中心部６８ｂと外周部６８ａを連通する（図６、図７）。一方、シールリング４８により溝７８の内側の端部が塞がれると、圧力逃がし路８１は閉じられ、背圧室６８の中心部６８ｂと外周部６８ａとは非連通状態となる（図４、図５）。
【0066】
また、貫通孔６１と溝７８（圧力逃がし路８１）の位置関係は、図５、図７に示すように偏心軸部３５（軸心Ｘ２）に対するシールリング４８（中心Ｘ１）の偏心方向に延在する線Ｌ１上に配置されており、更に、固定スクロール８の内側固定スクロールラップ（ラップ）５８の先端により貫通孔６１の入口が開放された状態では、図５の如く溝７８の内側の端部がシールリング４８により塞がれ、背圧室６８の中心部６８ｂと外周部６８ａとが非連通状態となっており、ラップ５８の先端により貫通孔６１の入口が閉じられたとき、図７の如くシールリング４７が溝７８を跨いで、圧力逃がし路８１により背圧室６８の中心部６８ｂと外周部６８ａとが連通されるように構成されている。
【0067】
（１−５）膨張室Ｅの面積重心位置と背圧室６８の中心部６８ｂの面積重心位置次に、図８、図９においてＸ３は可動スクロール１０の旋回中心であり、クランク軸１６の軸心と固定スクロール８の内側固定スクロールラップ（ラップ）５８の渦巻きの基礎円中心に位置している。また、Ｘ４は可動スクロール１０の内側可動スクロールラップ（ラップ）６６の渦巻きの基礎円中心であり、旋回中心Ｘ３から偏心軸部３５の偏心方向にずれている。そして、旋回中心Ｘ３と可動スクロール１０のラップ６６の渦巻きの基礎円中心Ｘ４との間の距離が可動スクロール１０の旋回半径Ｒ１となる。
【0068】
そして、中心部の膨張室（図９にＥ１で示す中央室）とその外側の膨張室（図９にＥ２、Ｅ３で示す作動室）を合わせた面積重心の位置は、Ｇ１で示すように旋回中心Ｘ３から偏心軸部３５の偏心方向に、旋回半径Ｒ１の１／２ずれた位置になる。
【0069】
そこで、実施例ではシールリング４８で仕切られる背圧室６８の中心部６８ｂの中心位置Ｘ５（即ち、中心部６８の面積重心位置）を、図８に示すように、可動スクロール１０の旋回中心Ｘ３から、偏心軸部３５の偏心方向に、可動スクロール１０の旋回半径Ｒ１の１／２ずらしている。これにより、膨張部２の膨張室（中央室Ｅ１、作動室Ｅ２、作動室Ｅ３）の面積重心位置Ｇ１と、背圧室６８の中心部６８ｂの面積重心位置Ｘ５とが合致する。これにより、可動スクロール１０を転覆させようとするモーメントの発生を効果的に防止することができるようになる。
【0070】
（２）冷凍サイクルＲＣ次に、図１０は本発明のスクロール型流体機械１を用いた冷凍サイクルＲＣ（実施例）の冷媒回路図を示している。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４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４は、この冷凍サイクルＲＣ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４の前述した圧縮側吐出管２８は、当該圧縮部４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。
【0071】
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７３の入口間に、スクロール型流体機械１の膨張部２と膨張弁７２が並列に接続されている。このガスクーラ７１からの冷媒は前述した膨張側吸入管２４から膨張部２の膨張側吸入室３０に取り込まれる。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２６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３６からスクロール型流体機械１の圧縮部４に吸い込まれる構成とされている。
【0072】
（３）冷凍サイクルＲＣの動作以上の構成で、次にスクロール型流体機械１を含む冷凍サイクルＲＣの動作を説明する。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４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２８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、一部は膨張側吸入管２４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。
【0073】
尚、残りの冷媒は膨張弁７２に送られて膨張減圧される。この膨張弁７２はスクロール型流体機械１の膨張部２を通過する冷媒の流量の調整、及び、起動時における差圧の確保のために設けられているものである。
【0074】
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１０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１０の公転旋回運動によって圧縮部４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３６より再びスクロール型流体機械１の圧縮部４に吸引される。
【0075】
図１４は、係る冷凍サイクルＲＣのｐ−ｈ線図を示している。この図に示すように、ガスクーラ７１で熱交換することによって、点Ｄから点Ｃまで冷却された冷媒は、スクロール型流体機械１の膨張部２で等エントロピ的に膨張することによって、液相線ＬＬを超えて湿り蒸気領域に入り、点Ｂとなる。膨張後、蒸発器７３で熱交換され、点Ｂから点Ａまで加熱された冷媒は、スクロール型流体機械１の圧縮部４で点Ａから点Ａ１まで圧縮された後、高段側の圧縮機７０の圧縮部７０ａで点Ａ１から点Ｄまで圧縮される。
【0076】
このように、高段側の圧縮機７０の圧縮部７０ａで冷凍サイクルＲＣの圧縮過程の一部（高段側）を担い、スクロール型流体機械１の圧縮部４で圧縮過程の残り（低段側）を担う。圧縮部４におけるエンタルピ差ｈＡ１−ｈＡ分の圧縮動力は、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。
【0077】
（３−１）背圧室６８の中心部６８ｂと外周部６８ａの背圧次に、図１１〜図１３を参照しながら、スクロール型流体機械１の可動スクロール１０の背圧制御について説明する。前述したように、シールリング４８によって仕切られた背圧室６８の外周部６８ａには、圧縮部４の吐出圧力（前述した中間圧）に保たれた冷媒が供給される。一方、シールリング４８によって仕切られた背圧室６８の中心部６８ｂには、高段側の圧縮機７０の圧縮部７０ａで圧縮された高圧に保たれた冷媒が貫通孔６１から供給される。これにより、背圧室６８の外周部６８ａから圧縮部４の吐出圧力で、また、中心部６８ｂからは高段側の圧縮機７０で圧縮された高圧で、可動スクロール１０は固定スクロール８に対して押圧付勢される。
【0078】
ここで、前述したように、可動スクロール１０の基面１０ｂの中心部には、高段側の圧縮機７０の吐出圧力が加わり、外側に向かうに従って圧力が低下し、膨張していく。この圧力を図１１に矢印で示す（この図において、矢印の長さは同様に圧力の大きさを示している）。一方、背圧室６８においてはその中心部６８ｂに高段側の圧縮機７０の吐出圧力（高圧）に保たれた冷媒が供給され、外周部６８ａには圧縮部４の吐出圧力（中間圧）に保たれた冷媒が供給される。
【0079】
これにより、図１１に示すように可動スクロール１０を固定スクロール８から引き離そうとする力（図１１の上側に示す基面１０ｂに加わる力）と、それに対抗して可動スクロール１０を固定スクロール８に押し付ける力（図１１の下側に示す背圧）とが、可動スクロール１０の略全域において略一致するかたちとなり、効率の低下を防止しながら、可動スクロール１０の基板１０ａが撓んでしまう不都合を解消することができるようになる。
【0080】
（３−２）背圧の調整また、前述したように膨張部２における膨張過程での圧力変化の特性は、膨張部２に吸い込まれる冷媒（作動流体）の温度によって異なって来る。即ち、膨張部２の入口における冷媒の温度が高い場合、図１１の上側に示すように膨張過程の圧力の低下が緩慢となるため、可動スクロール１０を固定スクロール８から引き離そうとする力は大きくなる。しかしながら、膨張によって回収される動力も大きくなるため、圧縮部４における仕事量も増大するため、圧縮部４の吐出圧力も高くなる。
【0081】
逆に、膨張部２の入口における冷媒の温度が低い場合には、図１２の上側に示すように膨張過程の圧力は膨張初期に急激に低下するため、可動スクロール１０を固定スクロール８から引き離そうとする力は小さくなる。そして、膨張によって回収される動力も小さくなるため、圧縮部４における仕事量も減少し、圧縮部４の吐出圧力も低下する。
【0082】
一方、本発明では可動スクロール０１の背面側に形成された背圧室６８をシールリング４８により中心部６８ｂと外周部６８ａとに仕切り、背圧室６８の中心部６８ｂに高段側の圧縮機７０で圧縮された高圧に保たれた冷媒を供給し、背圧室６８の外周部６８ａには低段側の圧縮部４の吐出圧力に保たれた冷媒を供給しているので、膨張部２の入口における冷媒の温度が高い場合は圧縮部４の仕事量が増大し、その吐出圧力も高くなって背圧室６８の外周部６８ａに供給される圧力は上昇し、膨張部２の入口における冷媒の温度が低い場合は圧縮部４の仕事量が減少し、その吐出圧力も低くなって背圧室６８の外周部６８ａに供給される圧力も低下することになる。
【0083】
即ち、膨張部２の入口における冷媒の温度が高く、可動スクロール１０を固定スクロール８から引き離そうとする力が大きくなるときは、背圧室６８の外周部６８ａに供給される圧力が上昇し、膨張部２の入口における冷媒の温度が低く、可動スクロール１０を固定スクロール８から引き離そうとする力が小さくなるときは、背圧室６８の外周部６８ａに供給される圧力も低下するようになり、図１１、図１２の上側と下側の矢印で示す力を、自動的にバランスさせることが可能となる。
【0084】
これにより、別途複雑な調整装置等を設けることなく、可動スクロール１０に背圧を適切に印加して高効率な運転を実現することが可能となる。これは実施例のような膨張部２と圧縮部４とが一体化された単板式のスクロール型流体機械１において、二酸化炭素を冷媒として使用する場合に特に有効である。
【0085】
また、実施例ではシールリング４８を偏心軸部３５の上面（端面）に設けて可動スクロール１０の背面に摺動可能に当接させ、この可動スクロール１０に形成した貫通孔６１により、高圧に保たれた冷媒を背圧室６８の中心部６８ｂに供給しているので、背圧室６８に高圧を供給する構造を著しく簡素化することが可能となる。
【0086】
（３−３）貫通孔６１の閉鎖と圧力逃がし路８１の開放また、前述した如く貫通孔６１の上端の入口は、可動スクロール１０の公転旋回運動に応じて、固定スクロール８の内側固定スクロールラップ（ラップ）５８の先端により開閉される。この開閉のタイミングについて、前述した図９を参照しながら説明する。図９は一回の膨張過程において、可動スクロール１０がクランク角１５０°程の角度に旋回した位置を示している。このとき、各ラップ５８、６６間に形成される膨張室Ｅのうち、中心部の膨張室Ｅ（図９の中央室Ｅ１）には、膨張側吸入管２４から膨張側吸入室３０に吸入された高段側の圧縮機７０で圧縮されて高圧に保たれた冷媒が流入する。
【0087】
その後、中央室Ｅ１の容積が拡大していき、クランク角０°付近で外側の膨張室Ｅ（図９の作動室Ｅ２、Ｅ３）が分離される。分離された後、作動室Ｅ２、Ｅ３は更に容積が拡大するため、作動室Ｅ２、Ｅ３内の冷媒は膨張していき、その圧力は急速に低下していく。前述した図１７、図１８における高圧の部分はこの中央室Ｅ１の圧力であり、クランク角０°付近から急激に低下するのは、中央室から分離された後の作動室Ｅ２、Ｅ３の圧力を示している。
【0088】
ラップ５８は或る膨張過程において、中央室Ｅ１から作動室Ｅ２、Ｅ３が分離される前の段階では、貫通孔６１の入口を開放している。そして、クランク角０°付近で中央室Ｅ１から作動室Ｅ２、Ｅ３が分離され、それらの内部の冷媒が膨張し始めて図１４の液相線ＬＬを超え、湿り蒸気領域となった後、クランク角とすると２４°付近でラップ５８が貫通孔６１の入口を閉じ、その後、クランク角２３０°付近で再度開くように、貫通孔６１は配置されている。
【0089】
ここで、図２１中のＬ２は可動スクロール１０の旋回角度（クランク角）に対する可動スクロール１０に加わる軸方向の力の変化を示しており、これは可動スクロール１０の中心部を固定スクロール８から引き離そうとする引き離し力である。この引き離し力は、最大となるクランク角０°から１１°程にかけて急激に低下し、その後徐々に上昇していって、３６０°（次の０°）で最大となる変化を示す。これは中央室Ｅ１と各作動室Ｅ２、Ｅ３内の冷媒の圧力から生じる力の合計であるため、このように変化することになる。
【0090】
これに対して、ラップ５８は、クランク角２４°付近までは貫通孔６１の入口を開いており、圧力逃がし路８１は背圧室６８の中心部６８ｂと外周部６８ａを連通しない。従って、中心部６８ｂには貫通孔６１から高圧の冷媒が流入し、可動スクロール１０の中心部が固定スクロール８に押し付けられる押付力は高圧となる。その後、冷媒が液相線ＬＬを超えて湿り蒸気領域となった後、貫通孔６１の入口はラップ５８で閉じられ、シールリング４８が溝７８を跨ぐため、圧力逃がし路８１は背圧室６８の中心部６８ｂと外周部６８ａとを連通する。
【0091】
これにより、図２１に実線Ｌ３で示すように背圧室６８の中心部６８ｂから可動スクロール１０の中心部が固定スクロール８に押し付けられる押付力は圧縮部４の吐出圧力まで下げられる。その後、引き離し力Ｌ２の上昇に伴い、クランク角２３０°付近でラップ５８は貫通孔６１の入口を開き、圧力逃がし路８１は中心部６８ｂと外周部６８ａとを連通しなくなるので、中心部６８ｂからの押付力は高圧に戻される。
【0092】
これにより、可動スクロール１０の中心部に対する引き離し力が大きくなるクランク角では貫通孔６１の入口を開放させておいて背圧室６８の中心部６８ｂに高圧を供給し、中心部６８ｂと外周部６８ａを連通させずに、可動スクロール１０の中心部を引き離そうとする引き離し力に対抗し、引き離し力が減少するクランク角では、貫通孔６１の入口を固定スクロール８の内側固定スクロールラップ５８により閉じて高圧の供給を停止し、中心部６８ｂと外周部６８ａを連通させて、可動スクロール１０全体において背圧を圧縮部４の吐出圧力まで下げることができる。
【0093】
この状態が図１３に示されている。このように、可動スクロール１０の中心部を引き離そうとする引き離し力Ｌ２の低下に合わせて中心部６８ｂへの高圧の供給を停止し、中心部６８ｂと外周部６８ａを連通することにより、可動スクロール１０の中心部への過剰な背圧印加（図２１に破線Ｌ４で示す）による固定スクロール８への可動スクロール１０の過剰な押付力の発生を回避し（Ｌ３）、運転効率の低下を防止することが可能となる。
【0094】
特に、貫通孔６１の入口を、膨張室Ｅ内の冷媒が液相線ＬＬを越えて湿り蒸気領域となった後に閉じるようにしているので、確実に可動スクロール１０の中心部への引き離し力Ｌ２が小さくなった後に、中心部の背圧を下げることができるようになり、的確なタイミングで背圧室６８の中心部６８ｂへの高圧印加を停止することができるようになる。
【0095】
また、貫通孔６１の入口が閉じられたとき、シールリング４８が溝７８を跨ぐため、圧力逃がし路８１は背圧室６８の中心部６８ｂと外周部６８ａとを連通するので、背圧室６８の中心部６８ｂへの高圧印加を停止したことに合わせて中心部６８ｂと外周部６８ａが連通され、図１３の下側の矢印で示すように、背圧は可動スクロール１０の全域において圧縮部４の吐出圧力まで下げられる。これにより、可動スクロール１０の中心部の引き離し力Ｌ２が急激に低下するのに合わせて、背圧室６８の圧力を中心部６８ｂと外周部６８ａで均一化し、過剰な押し付け力の発生を確実に防止することができるようになる。
【0096】
また、実施例では可動スクロール１０の背面１０ｃに形成された溝７８内に圧力逃がし路８１を構成し、シールリング４８が溝７８の内側の端部を塞いでいる状態で背圧室６８の中心部６８ｂと外周部６８ａを非連通状態とし、シールリング４８が溝７８を跨ぐことで溝７８の両端部を開放し、圧力逃がし路８１によって背圧室６８の中心部６８ｂと外周部６８ａとを連通するように構成したので、構造の著しい簡素化を図ることが可能となる。
【0097】
尚、実施例では所謂単板式の圧縮機一体型スクロール膨張機をスクロール型流体機械の例に採り上げて本発明を適用したが、請求項１の発明ではそれに限らず、膨張部と圧縮部とが駆動軸によって連結されたかたちのスクロール型流体機械にも本発明は有効である。
【符号の説明】
【0098】
１ スクロール型流体機械２ 膨張部
４ 圧縮部（低段側）
８ 固定スクロール
１０ 可動スクロール
１２ スクロールユニット
１６ クランク軸
３５ 偏心軸部
４２ 給油路
４８ シールリング（シール部材）
５０ ボス
５８ 内側固定スクロールラップ
６１ 貫通孔
６８ 背圧室
６８ａ 外周部
６８ｂ 中心部
７０ 圧縮機（高段側）
７８ 溝
８１ 圧力逃がし路
Ｅ 膨張室
Ｐ 圧縮室
ＲＣ 冷凍サイクル