JP7039320B2 - スクロール流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール流体機械に関するものである。

一般に、端板上に渦巻状の壁体が設けられた固定スクロール部材と旋回スクロール部材とを噛み合わせ、公転旋回運動を行わせて流体を圧縮または膨張するスクロール流体機械が知られている。

このようなスクロール流体機械として、特許文献１に示すようないわゆる段付きスクロール圧縮機が知られている。この段付きスクロール圧縮機は、固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻状の壁体の歯先面および歯底面の渦巻き方向に沿う位置に各々段部が設けられ、各段部を境に壁体の外周側の高さが内周側の高さよりも高くされている。段付きスクロール圧縮機は、壁体の周方向だけでなく、高さ方向にも圧縮（三次元圧縮）されるため、段部を備えていない一般的なスクロール圧縮機（二次元圧縮）に比べ、押しのけ量を大きくし、圧縮機容量を増加することができる。

特開２０１５－５５１７３号公報

しかし、段付きスクロール圧縮機は、段部における流体漏れが大きいという問題がある。また、段部の根元部分に応力が集中して強度が低下するという問題がある。

これに対して、発明者等は、壁体及び端板に設けられた段部に代えて連続的な傾斜部を設けることを検討している。
しかし、傾斜部を設けた場合に、壁体の歯先と端板の歯底との間のチップクリアランスをどのように設定すれば所望の性能を発揮できるのかについて検討がなされていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、傾斜部を有する壁体の歯先と端板の歯底に適切にチップクリアランスを設定し、所望の性能を発揮することができるスクロール流体機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のスクロール流体機械は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様に係るスクロール流体機械は、第１端板上に渦巻状の第１壁体が設けられた第１スクロール部材と、前記第１端板に向かい合うように配置された第２端板上に渦巻状の第２壁体が設けられ、該第２壁体が前記第１壁体と噛み合って圧縮室を形成するように相対的に公転旋回運動を行う第２スクロール部材と、備え、前記第１壁体および前記第２壁体の少なくとも一方は、該第１壁体又は該第２壁体の渦巻き方向の外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に増大する第１壁体傾斜部を有し、前記第１端板および前記第２端板の少なくとも一方は、前記第１壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する第１端板傾斜部を有し、前記第１壁体傾斜部の歯先と該歯先に対向する前記第１端板傾斜部の歯底との間の常温におけるチップクリアランスが、前記渦巻き方向において一定とされている。

第１壁体傾斜部が渦巻き方向の外周側から内周側に向かって連続的に増大するようになっており、従来の壁体及び歯底に段部が設けられた段付きスクロール流体機械に比べて、流体漏れを少なくすることができる。
「連続的に増大する」とは、滑らかに接続された場合に限定されるものではなく、製作上不可避的に小さな段差が階段状に接続されており、傾斜を全体としてみれば連続的に増大しているものも含まれる。
第１壁体傾斜部及び第１端板傾斜部によって形成された圧縮空間は、向かい会う端板の対向面間距離が連続的に増大するので、流体の圧縮が大きく進むことはない。したがって、流体の圧縮熱を考慮して渦巻き方向の外周側から内周側にかけてチップクリアランスを小さくする必要がない。そこで、第１壁体傾斜部と第１端板傾斜部との常温におけるチップクリアランスを渦巻き方向において一定とすることで、運転時において所望のチップクリアランスとすることができ、流体漏れを可及的に小さくすることができる。

さらに、本発明の一態様に係るスクロール流体機械では、前記第１壁体および前記第２壁体の少なくとも一方は、該第１壁体又は該第２壁体の渦巻き方向の外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する第２壁体傾斜部を有し、前記第１端板および前記第２端板の少なくとも一方は、前記第２壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する第２端板傾斜部を有し、前記第２壁体傾斜部の歯先と該歯先に対向する前記第２端板傾斜部の歯底との間の常温におけるチップクリアランスが、前記渦巻き方向の外周側よりも内周側の方が大きくされている。

第２壁体傾斜部及び第２端板傾斜部によって形成された圧縮空間は、向かい会う端板の対向面間距離が連続的に減少するので、流体の圧縮が進む。そこで、流体の圧縮熱を考慮して、常温において渦巻き方向の外周側よりも内周側の方のチップクリアランスを大きくした。これにより、スクロール流体機械の運転時に熱膨張しても、外周側から内周側にわたって所望のチップクリアランスに設定でき、歯先と歯底との干渉を避けつつ、流体漏れを可及的に小さくすることができる。

さらに、本発明の一態様に係るスクロール流体機械では、前記第１壁体傾斜部と前記第２壁体傾斜部との間には、前記壁体の高さが一定とされた壁体平坦部が設けられ、前記第１端板傾斜部と前記第２端板傾斜部との間には、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部が設けられ、前記壁体平坦部の歯先と該歯先に対向する前記端板平坦部の歯底との間の常温におけるチップクリアランスが、該壁体平坦部が接続される位置における前記第１壁体傾斜部と前記第１端板傾斜部との間のチップクリアランス、及び、該壁体平坦部が接続される位置における前記第２壁体傾斜部と前記第２端板傾斜部との間のチップクリアランスと同一とされている。

平坦部におけるチップクリアランスと、平坦部に接続される位置における傾斜部のチップクリアランスを同一とした。これにより、チップクリアランスが連続的に形成されて流体漏れを可及的に小さくすることができる。

第１壁体傾斜部と第１端板傾斜部との常温におけるチップクリアランスを渦巻き方向において一定としたので、運転時において所望のチップクリアランスとすることができ、流体漏れを可及的に小さくすることができる。

本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機が用いられる冷凍サイクルを示した概略構成図である。 本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の要部を示した部分縦断面図である。 図２のスクロール圧縮機の固定スクロールの縦断面図であり、図４のIII-III線矢視図である。 図２のスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図である。 図２のスクロール圧縮機の固定スクロールの壁体及び端板を示した平面図である。 図４の固定スクロールの壁体及び端板を渦巻き方向に展開して示した側面図である。 図２のスクロール圧縮機の旋回スクロールの縦断面図であり、図８のVII-VII線矢視図である。 図２のスクロール圧縮機の旋回スクロールを示した平面図である。 図２のスクロール圧縮機の固定スクロールの壁体及び端板を示した平面図である。 図８の旋回スクロールの壁体及び端板を渦巻き方向に展開して示した側面図である。 チップシール隙間を示し、（ａ）はチップシール隙間が相対的に小さい状態を示した側面図であり、（ｂ）はチップシール隙間が相対的に大きい状態を示した側面図である。 スクロール圧縮機の旋回角に対する容積と圧力を示したグラフである。 チップクリアランスを示したグラフである。

以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
冷凍サイクル１０は、図１に示すように、冷媒（流体）を圧縮するスクロール圧縮機（スクロール流体機械）１と、圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する凝縮器２と、凝縮器２から流出した冷媒を減圧する高圧側に設けられる第１膨張弁３と、減圧された冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するエコノマイザ（気液分離器）４と、液冷媒を更に減圧する低圧側に設けられる第２膨張弁５と、減圧された冷媒に熱を吸収させる蒸発器６と、エコノマイザ４からガス冷媒をスクロール圧縮機１に導くインジェクション流路７などを備える。

スクロール圧縮機１は、密閉型圧縮機であり、図２に示すように、内部に密閉空間を有するハウジング１１と、ハウジング１１内に配置され、密閉空間内に取り込まれた冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１２と、スクロール圧縮機構１２に回転力を伝達する回転軸と、回転軸を介してスクロール圧縮機構１２の旋回スクロール１９を公転旋回運動させる電動モータを主たる要素として構成されている。

ハウジング１１は、底部が下部カバーによって密閉され、下部カバーの上部には、上下方向に長い円筒状の中間カバー１３を備えている。中間カバー１３の上部には、ディスチャージカバー１４及び上部カバー１５が設けられて、ハウジング１１が密閉されており、このディスチャージカバー１４と上部カバー１５間に、圧縮された高圧のガスが吐出される吐出チャンバー１６が形成されている。

ハウジング１１内には、スクロール圧縮機構１２が組み込まれるとともに、その下方にステータとロータとからなる電動モータが設置されている。電動モータは、ステータがハウジング１１に固定設置されることによって組み込まれ、ロータには、回転軸が固定されている。

スクロール圧縮機構１２は、ハウジング１１に対して固定設置されている固定スクロール（第１スクロール部材）１８と、摺動自在に支持され、固定スクロール１８と噛み合わされることにより圧縮室２０を形成する旋回スクロール（第２スクロール部材）１９などを備える。

ハウジング１１の側面には、冷媒を吸入する吸入口（図示せず。）が、密閉空間に連通するように形成されており、上部カバー１５の頭頂側には、吐出チャンバー１６と連通し、圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出口１５ａが形成されている。

スクロール圧縮機構１２は、吸入配管及び吸入口を介してハウジング１１内に吸い込まれた冷媒ガスを、ハウジング１１内部に対して開口されている外周側の吸入口２１から圧縮室２０内に吸い込み、圧縮する。圧縮された冷媒ガスは、固定スクロール１８の中心部に設けられている吐出ポート２２及びディスチャージカバー１４に設けられている吐出口２３を介して吐出チャンバー１６内に吐出され、更に、上部カバー１５に設けられ、吐出チャンバー１６と連通している吐出管２４を介して圧縮機の外部へと送出されるようになっている。

また、ディスチャージカバー１４には、外部からスクロール圧縮機構１２の圧縮室２０の内部へ中間圧の冷媒を導入するインジェクション管２５が上部カバー１５を貫通して設けられる。インジェクション管２５及びインジェクションポート２６を介して冷媒が圧縮室２０へ供給される。

リード弁２７は、薄板状部材であって、吐出ポート２２の出口部に設けられ、吐出ポート２２を開閉する。リード弁２７は、冷媒の流れを一方向のみに規定する。リード弁２７が設けられることによって、冷媒は、圧縮室２０から吐出チャンバー１６側に流れる。

固定スクロール１８は、図２に示されているように、略円板形状の端板（第１端板）１８ａと、端板１８ａの一側面上に立設された渦巻状の壁体（第１壁体）１８ｂとを備えている。旋回スクロール１９は、図２に示されているように、略円板形状の端板（第２端板）１９ａと、端板１９ａの一側面上に立設された渦巻状の壁体（第２壁体）１９ｂとを備えている。各壁体１８ｂ，１９ｂの渦巻形状は、例えば、インボリュート曲線やアルキメデス曲線を用いて定義されている。

固定スクロール１８と旋回スクロール１９は、その中心Ｏ１，Ｏ２を旋回半径ρだけ離し、壁体１８ｂ，１９ｂの位相を１８０°ずらして噛み合わされ、両スクロール１８，１９の壁体１８ｂ、１９ｂの歯先と歯底間に常温で僅かな高さ方向のクリアランス（チップクリアランス）を有するように組み付けられている。これにより、両スクロール１８，１９間に、その端板１８ａ，１９ａと壁体１８ｂ、１９ｂとにより囲まれて形成される複数対の圧縮室２０がスクロール中心に対して対称に形成される。旋回スクロール１９は、図示しないオルダムリング等の自転防止機構によって固定スクロール１８の周りを公転旋回運動する。

図２に示すように、向かい合う両端板１８ａ，１９ａ間の対向面間距離Ｌが、渦巻状の壁体１８ｂ，１９ｂの外周側から内周側に向かって、連続的に減少又は増大するように、壁体１８ｂ，１９ｂにおける歯先の傾斜や端板１８ａ，１９ａにおける歯底面の傾斜が設定されている。

図３，図５及び図６に示すように、固定スクロール１８の壁体１８ｂには、外周側から内周側に向かって、壁体平坦部１８ｂ１、第２壁体傾斜部１８ｂ２、壁体平坦部１８ｂ３、第１壁体傾斜部１８ｂ４、壁体平坦部１８ｂ５、第２壁体傾斜部１８ｂ６、壁体平坦部１８ｂ７が順に設けられている。また、図３，図４及び図６に示すように、固定スクロール１８の歯底面には、外周側から内周側に向けて、端板平坦部１８ａ１、第２端板傾斜部１８ａ２、端板平坦部１８ａ３、第１端板傾斜部１８ａ４、端板平坦部１８ａ５、第２端板傾斜部１８ａ６、端板平坦部１８ａ７の順に設けられている。

図７，図９及び図１０に示すように、旋回スクロール１９の壁体１９ｂには、外周側から内周側に向かって、壁体平坦部１９ｂ１、第２壁体傾斜部１９ｂ２、壁体平坦部１９ｂ３、第１壁体傾斜部１９ｂ４、壁体平坦部１９ｂ５、第２壁体傾斜部１９ｂ６、壁体平坦部１９ｂ７が順に設けられている。また、図７，図８及び図１０に示すように、旋回スクロール１９の歯底面には、外周側から内周側に向けて、端板平坦部１９ａ１、第２端板傾斜部１９ａ２、端板平坦部１９ａ３、第１端板傾斜部１９ａ４、端板平坦部１９ａ５、第２端板傾斜部１９ａ６、端板平坦部１９ａ７の順に設けられている。

旋回スクロール１９の壁体１９ｂに設けられた壁体平坦部１９ｂ１，１９ｂ３，１９ｂ５，１９ｂ７は、それぞれ、外周側から内周側に向かって、高さが一定である。すなわち、旋回スクロール１９の中心Ｏ２（図２参照）を通る軸線方向の寸法が一定とされている。以下、壁体や歯底の高さは、中心Ｏ１，Ｏ２を通る軸線方向の寸法を意味する。

図１０に示されているように、旋回スクロール１９の壁体１９ｂの最外周側と最内周側には、それぞれ、高さが一定とされた壁体平坦部１９ｂ１，１９ｂ７が設けられている。これら壁体平坦部１９ｂ１，１９ｂ７は、図８に示すように、旋回スクロール１９の中心Ｏ２（図２参照）まわりに１８０°（例えば１８０°以上３６０°以下、好ましくは２１０°以下）の領域にわたって設けられている。

旋回スクロール１９の端板１９ａの歯底についても同様に、高さが一定とされた端板平坦部１９ａ１，１９ａ７が設けられている。これら端板平坦部１９ａ１，１９ａ７についても、旋回スクロール１９の中心まわりに１８０°（例えば１８０°以上３６０°以下、好ましくは２１０°以下）の領域にわたって設けられている。

図４に示すように、固定スクロール１８についても、旋回スクロール１９と同様に、壁体平坦部１８ｂ１，１８ｂ７及び端板平坦部１８ａ１，１８ａ７が設けられている。壁体平坦部１８ｂ１，１８ｂ７及び端板平坦部１８ａ１，１８ａ７についても、固定スクロール１８の中心まわりに１８０°（例えば１８０°以上３６０°以下、好ましくは２１０°以下）の領域にわたって設けられている。

図１０に示すように、旋回スクロール１９の壁体１９ｂに設けられた第１壁体傾斜部１９ｂ４は、外周側から内周側に向かって高さが連続的に増加する。図６に示すように、この第１壁体傾斜部１９ｂ４の歯先が対向する固定スクロール１８の端板１８ａ上の歯底面には、第１壁体傾斜部１９ｂ４の傾斜に応じて傾斜する第１端板傾斜部１８ａ４が設けられている。同様に、図６に示すように、固定スクロール１８の壁体１８ｂに設けられた第１壁体傾斜部１８ｂ４も、外周側から内周側に向かって連続的に増加し、図１０に示すように、この第１壁体傾斜部１８ｂ４の歯先に対向する旋回スクロール１９の端板１９ａ上の歯底面には、第１壁体傾斜部１８ｂ４の傾斜に応じて傾斜する第１端板傾斜部１９ａ４が設けられている。第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４及び第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４の渦巻き方向の長さは、中心Ｏ１，Ｏ２回りに２０°以上、好ましくは１８０°以上に相当する長さとされている。

これにより、旋回スクロール１９の公転旋回運動時、壁体１８ｂ，１９ｂの渦巻形状に応じて圧縮室の幅が減少すると共に、圧縮室２０の高さ、すなわち、端板１８ａ，１９ａ間の対向面間距離が増加する。したがって、第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４及び第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４の渦巻方向の位置及び形状（例えば傾斜角度や渦巻方向の長さ）によって、圧縮室２０の容積変化が緩やか又は略一定となる第１領域の少なくとも一部が設定される。外周側の吸入口２１から吸い込まれた流体が内周側に向かうにしたがい、第１領域では、圧縮室２０内の圧力が略一定に維持される。

なお、第１領域は、渦巻方向にわたって、１つの第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４又は第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４のみが設けられることによって設定されてもよいし、複数の第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４又は第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４が直列に配置されることによって設定されてもよい。複数の第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４又は第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４が直列に配置される場合は、それぞれの傾斜角度を異ならせたり、間に壁体平坦部又は端板平坦部を設けたりすることによって実現される。

固定スクロール１８の端板１８ａには、圧縮室２０内の流体圧力よりも高圧の冷媒を圧縮室２０内に供給するインジェクションポート２６が設けられる。旋回スクロール１９が公転旋回運動をして、旋回スクロール１９の壁体１９ｂの歯先が、インジェクションポート２６上へ移動して両者が重なると、圧縮室２０とインジェクションポート２６の連通が閉じられる。反対に、旋回スクロール１９の壁体１９ｂの歯先が、インジェクションポート２６上から移動してインジェクションポート２６が開口すると、圧縮室２０とインジェクションポート２６とが連通する。インジェクションポート２６は、上述した圧縮室２０の容積変化が緩やか又は略一定となる第１領域に設けられる。これにより、圧縮室２０内の圧力変化が緩やか又は略一定の過程において、インジェクションポート２６から供給される冷媒との圧力差を所定以上に維持したまま、冷媒を圧縮室２０へ供給できる。第１領域では、中間圧冷媒のインジェクション工程が行われる。

旋回スクロール１９の壁体１９ｂに設けられた第２壁体傾斜部１９ｂ２，１９ｂ６は、外周側から内周側に向かって高さが連続的に減少する。この第２壁体傾斜部１９ｂ２，１９ｂ６の歯先が対向する固定スクロール１８の端板１８ａ上の歯底面には、第２壁体傾斜部１９ｂ２，１９ｂ６の傾斜に応じて傾斜する第２端板傾斜部１８ａ２，１８ａ６が設けられている。同様に、固定スクロール１８の壁体１８ｂに設けられた第２壁体傾斜部１８ｂ２，１８ｂ６も、外周側から内周側に向かって連続的に減少し、この第２壁体傾斜部１８ｂ２，１８ｂ６の歯先に対向する旋回スクロール１９の端板１９ａ上の歯底面には、第２壁体傾斜部１８ｂ２，１８ｂ６の傾斜に応じて傾斜する第２端板傾斜部１９ａ２，１９ａ６が設けられている。

これにより、旋回スクロール１９の公転旋回運動時、壁体１８ｂ，１９ｂの渦巻形状に応じて圧縮室２０の幅が減少すると共に、圧縮室２０の高さ、すなわち、端板１８ａ，１９ａ間の対向面間距離が減少する。したがって、第２壁体傾斜部１８ｂ２，１８ｂ６，１９ｂ２，１９ｂ６及び第２端板傾斜部１８ａ２，１８ａ６，１９ａ２，１９ａ６の渦巻方向の位置及び形状（例えば傾斜角度や渦巻方向の長さ）によって、圧縮室２０の容積が減少する第２領域及び第３領域のそれぞれの少なくとも一部が設定される。外周側の吸入口２１から吸い込まれた冷媒は内周側に向かうにしたがい、壁体１８ｂ，１９ｂの渦巻形状に応じた圧縮室２０の幅の減少によって圧縮されるだけでなく、圧縮室２０の高さ、すなわち、端板１８ａ，１９ａ間の対向面間距離の減少によって更に圧縮されることになる。これにより、三次元圧縮が可能となり、小型化を実現することができる。

圧縮室２０の容積が減少する第２領域は、旋回スクロール１９の公転旋回運動に伴う圧縮室２０の移動方向において第１領域の前に設定され、第３領域は、圧縮室２０の移動方向において第１領域の後に設定される。第２領域は、外周側にて壁体１８ｂ，１９ｂ同士が噛み合って圧縮室２０を形成して締め切った後から、第１領域が開始するまでの領域である。第３領域は、第１領域が終了した後から、圧縮された冷媒の吐出ポート２２からの吐出が終了するまでの領域である。

圧縮室２０の容積が減少する第２領域が第１領域の前において設定されることによって、第１領域の前の第２領域において、冷媒が内周側に向かうにしたがい、圧縮室２０内の圧力が上昇する。圧力が上昇した冷媒は、第１領域では、内周側に向かうが、圧縮室２０内の圧力が略一定に維持される。そして、圧縮室２０の容積が減少する第３領域が第１領域の後において設定されることによって、第１領域の後の第３領域において、冷媒が内周側に向かうにしたがい、圧縮室２０内の圧力が再び上昇する。第２領域では、低段圧縮工程が行われ、第３領域では、高段圧縮工程が行われる。

以上より、エコノマイザ４からインジェクション流路７及びインジェクションポート２６を介してスクロール圧縮機構１２の圧縮過程の途中へ冷媒を導入する２段圧縮冷凍サイクルが実現される。また、圧縮室２０の容積が減少する第２領域と第３領域の間に、圧縮室２０の容積変化が緩やか又は略一定となる第１領域が設けられ、スクロール圧縮機構１２を一つのみ備える単段のスクロール圧縮機１において、エコノマイザ４からスクロール圧縮機構１２の圧縮工程途中に中間圧の冷媒を導入できる。

なお、本実施形態でいう第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４、第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４、第２壁体傾斜部１８ｂ２，１８ｂ６，１９ｂ２，１９ｂ６及び第２端板傾斜部１８ａ２，１８ａ６，１９ａ２，１９ａ６における連続的という意味は、滑らかに接続された傾斜に限定されるものではなく、機械加工又は積層造形（ＡＭ）などによる製作時に不可避的に生じるような小さな段差が階段状に接続されており、傾斜部を全体としてみれば連続的に傾斜しているものも含まれる。ただし、いわゆる段付きスクロールのような大きな段差は含まれない。

第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４、第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４、第２壁体傾斜部１８ｂ２，１８ｂ６，１９ｂ２，１９ｂ６及び第２端板傾斜部１８ａ２，１８ａ６，１９ａ２，１９ａ６には、コーティングが施されてもよい。コーティングとしては、例えば、リン酸マンガン処理やニッケルリンめっき等が挙げられる。

図６及び図１０に示すように、第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４よりも外周側に配置される第２壁体傾斜部１８ｂ２，１９ｂ２の外周側端部１８ｂ８，１９ｂ８における歯先高さは、第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４の内周側端部１８ｂ９，１９ｂ９における歯先高さと同一であるとよい。これにより、第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４及び第２壁体傾斜部１８ｂ２，１９ｂ２を間に挟んで、一方の端部１８ｂ８，１９ｂ８と他方の端部１８ｂ９，１９ｂ９で測定を行うことができ、固定スクロール１８又は旋回スクロール１９の寸法測定を好適に行うことができる。

端板１８ａ，１９ａについても、図６及び図１０に示すように、第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４よりも外周側に配置される第２端板傾斜部１８ａ２，１９ａ２の外周側端部１８ａ８，１９ａ８における歯底面高さは、第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４の内周側端部１８ａ９，１９ａ９における歯底面高さと同一であるとよい。これにより、第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４及び第２端板傾斜部１８ａ２，１９ａ２を間に挟んで、一方の端部１８ａ８，１９ａ８と他方の端部１８ａ９，１９ａ９で測定を行うことで、固定スクロール１８又は旋回スクロール１９の寸法測定を好適に行うことができる。

固定スクロール１８の壁体１８ｂの歯先には、チップシールが設けられる。チップシールは樹脂製とされており、対向する旋回スクロール１９の端板１９ａの歯底に接触して流体をシールする。チップシールは、壁体１８ｂの歯先に周方向にわたって形成されたチップシール溝１８ｄ内に収容されている。なお、旋回スクロール１９の壁体１９ｂの歯先に対しても同様に、チップシール溝１９ｄが形成され、チップシール溝１９ｄ内にチップシールが設けられる。

両スクロール１８，１９が相対的に公転旋回運動を行うと、旋回直径（旋回半径ρ×２）分だけ歯先と歯底の位置が相対的にずれる。この歯先と歯底の位置ずれに起因して、傾斜部では、歯先と歯底との間のチップクリアランスが変化する。例えば、図１１（ａ）ではチップクリアランスＴが小さく、図１１（ｂ）ではチップクリアランスＴが大きいことを示している。チップシール２８は、このチップクリアランスＴが旋回運動によって変化しても、背面から圧縮流体によって端板１９ａの歯底側に押圧されるので、追従してシールできるようになっている。

図１３には、壁体１８ｂ，１９ｂの歯先と、歯先に対向する端板１８ａ，１９ａの歯底との間の距離であるチップクリアランスが示されている。このチップクリアランスは、常温（例えば室温）すなわち運転前におけるものである。同図において、横軸は角度（すなわち渦巻き方向の距離）を示し、縦軸はチップクリアランスを示す。同図において右側が外周側を示し、左側が内周側を示す。

同図から分かるように、最外周側の壁体平坦部１８ｂ１，１９ｂ１に対応する位置のチップクリアランスＴ１は、渦巻き方向に一定で、かつ最も小さく設定されている。これは、最外周側は圧縮が殆ど進まず、また圧縮室２０の端板間距離が変化しないからである。

最外周側の壁体平坦部１８ｂ１，１９ｂ１の内周側に接続された第２壁体傾斜部１８ｂ２，１９ｂ２に対応する位置のチップクリアランスＴ２は、渦巻き方向の外周側から内周側に向かって漸次増大するようになっている。これは、第２壁体傾斜部１８ｂ２，１９ｂ２では、圧縮室２０の端板間距離が圧縮するにつれて減少することによって圧縮が進み、圧縮熱による熱膨張があるからである。チップクリアランスＴ２の外周端は、チップクリアランスＴ１の内周端と同一とされ、チップクリアランスＴ１とチップクリアランスＴ２とは接続されている。チップクリアランスＴ２の増大幅は、例えば、１００分の１ｍｍのオーダーで渦巻き方向の長さに応じて設定される。

第２壁体傾斜部１８ｂ２，１９ｂ２の内周側に接続された壁体平坦部１８ｂ３，１９ｂ３に対応する位置のチップクリアランスＴ３は、渦巻き方向に一定とされている。これは、圧縮室２０の端板間距離が変化しないからである。チップクリアランスＴ３の外周端は、チップクリアランスＴ２の内周端と同一とされ、チップクリアランスＴ２とチップクリアランスＴ３とは接続されている。

壁体平坦部１８ｂ３，１９ｂ３の内周側に接続された第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４に対応する位置のチップクリアランスＴ４は、渦巻き方向に一定とされている。これは、旋回に応じて圧縮室２０の圧縮が進む一方で、圧縮室２０の端板間距離が増大し、圧縮が大きく進まないからである。チップクリアランスＴ４の外周端は、チップクリアランスＴ３の内周端と同一とされ、チップクリアランスＴ３とチップクリアランスＴ４とは接続されている。

第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４の内周側に接続された壁体平坦部１８ｂ５，１９ｂ５に対応する位置のチップクリアランスＴ５は、渦巻き方向に一定とされている。これは、圧縮室２０の端板間距離が変化しないからである。チップクリアランスＴ５の外周端は、チップクリアランスＴ４の内周端と同一とされ、チップクリアランスＴ４とチップクリアランスＴ５とは接続されている。

壁体平坦部１８ｂ５，１９ｂ５の内周側に接続された第２壁体傾斜部１８ｂ６，１９ｂ６に対応する位置のチップクリアランスＴ６は、渦巻き方向の外周側から内周側に向かって漸次増大するようになっている。これは、第２壁体傾斜部１８ｂ６，１９ｂ６では、圧縮室２０の端板間距離が圧縮するにつれて減少することによって圧縮が進み、圧縮熱による熱膨張があるからである。チップクリアランスＴ６の外周端は、チップクリアランスＴ５の内周端と同一とされ、チップクリアランスＴ５とチップクリアランスＴ６とは接続されている。チップクリアランスＴ６の増大幅は、例えば、１００分の１ｍｍのオーダーで渦巻き方向の長さに応じて設定される。

第２壁体傾斜部１８ｂ６，１９ｂ６の内周側に接続された壁体平坦部１８ｂ７，１９ｂ７に対応する位置のチップクリアランスＴ７は、渦巻き方向に一定とされている。これは、圧縮室２０の端板間距離が変化しないからである。チップクリアランスＴ７の外周端は、チップクリアランスＴ６の内周端と同一とされ、チップクリアランスＴ６とチップクリアランスＴ７とは接続されている。
このように、チップクリアランスは、外周側から内周側にかけて折れ線のように接続した状態で設定される。

なお、壁体傾斜部１８ｂ２，１８ｂ４，１８ｂ６，１９ｂ２，１９ｂ４，１９ｂ６と壁体平坦部１８ｂ１，１８ｂ３，１８ｂ５，１８ｂ７，１９ｂ１，１９ｂ３，１９ｂ５，１９ｂ７との接続部の歯先およびこれに対応する端板の歯底に、傾斜緩和形状としてＲ面取り形状を設けることとしても良い。これにより、接続部において滑らかに接続する加工を行うことで加工が容易となり、バリやダレの発生を抑制して、歯先と歯底との間の過剰な接触を回避することができる。
なお、傾斜緩和形状として用いたＲ面取り形状に変えて、Ｃ面取り形状としても良い。または、不連続な傾斜を緩和するように段階的に傾斜を変えて接続する形状であってもよい。また、傾斜緩和形状は、壁体側及び端板側のいずれか一方の傾斜接続部に用いても良い。

上述したスクロール圧縮機１は、以下のように動作する。
図示しない電動モータ等の駆動源によって、旋回スクロール１９が固定スクロール１８回りに公転旋回運動を行う。これにより、各スクロール１８，１９の外周側から流体を吸い込み、各壁体１８ｂ，１９ｂ及び各端板１８ａ，１９ａによって囲まれた圧縮室２０に冷媒を取り込む。

まず、外周側にて壁体１８ｂ，１９ｂ同士が噛み合って圧縮室を形成して締め切った後に、第２領域において、圧縮室２０内の冷媒は外周側から内周側に移動するにしたがい圧縮され、図１２に示すように、圧縮室２０内の圧力が上昇する。圧縮された冷媒は、第１領域へ移動し、第１領域では、冷媒は内周側に向かう。そして、インジェクション管２５及びインジェクションポート２６を介して、エコノマイザ４から中間圧の冷媒が圧縮室２０へ供給される。第１領域では、図１２に示すように、圧縮室２０内の圧力変化が緩やか又は略一定であり、エコノマイザ４から供給される冷媒との圧力差を所定以上に維持したまま、流体を圧縮室２０へ供給できる。

その後、冷媒は第３領域へ移動し、第３領域において、冷媒が内周側に向かうにしたがい圧縮され、図１２に示すように、圧縮室２０内の圧力が再び上昇する。圧縮された冷媒は、最終的に固定スクロール１８に形成された吐出ポート２２から吐出される。

以上の通り、本実施形態のスクロール圧縮機１によれば、以下の作用効果を奏する。
第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４及び第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４によって形成された圧縮室２０は、向かい会う端板の対向面間距離が連続的に増大するので、流体の圧縮が大きく進むことはない。したがって、流体の圧縮熱を考慮して渦巻き方向の外周側から内周側にかけてチップクリアランスＴ４を小さくする必要がない。そこで、第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４と第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４との常温におけるチップクリアランスＴ４を渦巻き方向において一定とすることで、運転時において所望のチップクリアランスとすることができ、流体漏れを可及的に小さくすることができる。

第２壁体傾斜部１８ｂ２，１８ｂ６，１９ｂ２，１９ｂ６及び第２端板傾斜部１８ａ２，１８ａ６，１９ａ２，１９ａ６によって形成された圧縮室２０は、向かい会う端板の対向面間距離が連続的に減少するので、流体の圧縮が進む。そこで、流体の圧縮熱を考慮して、常温において渦巻き方向の外周側よりも内周側の方のチップクリアランスＴ２，Ｔ６を大きくした。これにより、スクロール圧縮機１の運転時に熱膨張しても、外周側から内周側にわたって所望のチップクリアランスに設定でき、歯先と歯底との干渉を避けつつ、流体漏れを可及的に小さくすることができる。

壁体平坦部１８ｂ１，１８ｂ３，１８ｂ５，１８ｂ７，１９ｂ１，１９ｂ３，１９ｂ５，１９ｂ７に対応する位置のチップクリアランスＴ１，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ７と、壁体平坦部１８ｂ１，１８ｂ３，１８ｂ５，１８ｂ７，１９ｂ１，１９ｂ３，１９ｂ５，１９ｂ７に接続される位置における傾斜部１８ｂ２，１８ｂ４，１８ｂ６，１９ｂ２，１９ｂ４，１９ｂ６のチップクリアランスＴ２，Ｔ４，Ｔ６を同一とした。これにより、チップクリアランスが連続的に形成されて流体漏れを可及的に小さくすることができる。

なお、本実施形態では、第１壁体傾斜部１８ｂ４，１９ｂ４、第１端板傾斜部１８ａ４，１９ａ４、第２壁体傾斜部１８ｂ２，１８ｂ６，１９ｂ２，１９ｂ６及び第２端板傾斜部１８ａ２，１８ａ６，１９ａ２，１９ａ６を両スクロール１８，１９に設けることとしたが、いずれか一方に設けてもよい。
具体的には、一方の壁体（例えば旋回スクロール１９の壁体１９ｂ）に第１壁体傾斜部１９ｂ４及び第２壁体傾斜部１９ｂ２，１９ｂ６を設け、他方の端板（例えば固定スクロール１８の端板１８ａ）に第１端板傾斜部１９ａ４及び第２端板傾斜部１９ａ２，１９ａ６を設けた場合には、他方の壁体１８ｂと一方の端板１９ａは平坦とする。
また、従来の段付き形状と組み合わせた形状、すなわち、固定スクロール１８の端板１８ａに第１端板傾斜部１８ａ４及び第２端板傾斜部１８ａ２，１８ａ６を設ける一方で、旋回スクロール１９の端板１９ａに段部が設けられた形状と組み合わせてもよい。

本実施形態では、壁体平坦部１８ｂ１，１８ｂ７，１９ｂ１，１９ｂ７及び端板平坦部１８ａ１，１８ａ７，１９ａ１，１９ａ７を設けることとしたが、内周側及び／又は外周側の平坦部を省略して第２壁体傾斜部１８ｂ２，１９ｂ２を壁体１８ｂ，１９ｂの全体に延長して設けるようにしてもよい。

本実施形態では、スクロール圧縮機として説明したが、膨張機として用いるスクロール膨張機に対しても本発明を適用することができる。

１ ：スクロール圧縮機（スクロール流体機械）
２ ：凝縮器
３ ：第１膨張弁
４ ：エコノマイザ（気液分離器）
５ ：第２膨張弁
６ ：蒸発器
７ ：インジェクション流路
１０ ：冷凍サイクル
１１ ：ハウジング
１２ ：スクロール圧縮機構
１３ ：中間カバー
１４ ：ディスチャージカバー
１５ ：上部カバー
１５ａ ：吐出口
１６ ：吐出チャンバー
１８ ：固定スクロール（第１スクロール部材）
１８ａ ：端板（第１端板）
１８ａ１ ：端板平坦部
１８ａ２ ：第２端板傾斜部
１８ａ３ ：端板平坦部
１８ａ４ ：第１端板傾斜部
１８ａ５ ：端板平坦部
１８ａ６ ：第２端板傾斜部
１８ａ７ ：端板平坦部
１８ａ８ ：外周側端部
１８ａ９ ：内周側端部
１８ｂ ：壁体（第１壁体）
１８ｂ１ ：壁体平坦部
１８ｂ２ ：第２壁体傾斜部
１８ｂ３ ：壁体平坦部
１８ｂ４ ：第１壁体傾斜部
１８ｂ５ ：壁体平坦部
１８ｂ６ ：第２壁体傾斜部
１８ｂ７ ：壁体平坦部
１８ｂ８ ：外周側端部
１８ｂ９ ：内周側端部
１８ｄ ：チップシール溝
１９ ：旋回スクロール（第２スクロール部材）
１９ａ ：端板（第２端板）
１９ａ１ ：端板平坦部
１９ａ２ ：第２端板傾斜部
１９ａ３ ：端板平坦部
１９ａ４ ：第１端板傾斜部
１９ａ５ ：端板平坦部
１９ａ６ ：第２端板傾斜部
１９ａ７ ：端板平坦部
１９ａ８ ：外周側端部
１９ａ９ ：内周側端部
１９ｂ ：壁体（第２壁体）
１９ｂ１ ：壁体平坦部
１９ｂ２ ：第２壁体傾斜部
１９ｂ３ ：壁体平坦部
１９ｂ４ ：第１壁体傾斜部
１９ｂ５ ：壁体平坦部
１９ｂ６ ：第２壁体傾斜部
１９ｂ７ ：壁体平坦部
１９ｂ８ ：外周側端部
１９ｂ９ ：内周側端部
２０ ：圧縮室
２１ ：吸入口
２２ ：吐出ポート
２３ ：吐出口
２４ ：吐出管
２５ ：インジェクション管
２６ ：インジェクションポート
２７ ：リード弁
２８ ：チップシール

Claims (3)

1. 第１端板上に渦巻状の第１壁体が設けられた第１スクロール部材と、
   前記第１端板に向かい合うように配置された第２端板上に渦巻状の第２壁体が設けられ、該第２壁体が前記第１壁体と噛み合って圧縮室を形成するように相対的に公転旋回運動を行う第２スクロール部材と、
   を備え、
   前記第１壁体および前記第２壁体の少なくとも一方は、該第１壁体又は該第２壁体の渦巻き方向の外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に増大する第１壁体傾斜部を有し、
   前記第１端板および前記第２端板の少なくとも一方は、前記第１壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する第１端板傾斜部を有し、
   前記第１壁体傾斜部の歯先と該歯先に対向する前記第１端板傾斜部の歯底との間の常温におけるチップクリアランスが、前記渦巻き方向において一定とされているスクロール流体機械。
2. 前記第１壁体および前記第２壁体の少なくとも一方は、該第１壁体又は該第２壁体の渦巻き方向の外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する第２壁体傾斜部を有し、
   前記第１端板および前記第２端板の少なくとも一方は、前記第２壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する第２端板傾斜部を有し、
   前記第２壁体傾斜部の歯先と該歯先に対向する前記第２端板傾斜部の歯底との間の常温におけるチップクリアランスが、前記渦巻き方向の外周側よりも内周側の方が大きくされている請求項１に記載のスクロール流体機械。
3. 前記第１壁体傾斜部と前記第２壁体傾斜部との間には、前記壁体の高さが一定とされた壁体平坦部が設けられ、
   前記第１端板傾斜部と前記第２端板傾斜部との間には、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部が設けられ、
   前記壁体平坦部の歯先と該歯先に対向する前記端板平坦部の歯底との間の常温におけるチップクリアランスが、該壁体平坦部が接続される位置における前記第１壁体傾斜部と前記第１端板傾斜部との間のチップクリアランス、及び、該壁体平坦部が接続される位置における前記第２壁体傾斜部と前記第２端板傾斜部との間のチップクリアランスと同一とされている請求項２に記載のスクロール流体機械。

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