特許 6386144 スクロール流体機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6386144

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】スクロール流体機械

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/02 20060101AFI20180827BHJP

   F01C 1/02 20060101ALI20180827BHJP

   F01C 19/08 20060101ALI20180827BHJP

   F01C 21/08 20060101ALI20180827BHJP

   F01C 21/10 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   F04C18/02 311Q

   F04C18/02 311T

   F01C1/02 A

   F01C19/08 A

   F01C21/08

   F01C21/10

【請求項の数】3

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-158114(P2017-158114)

(22)【出願日】2017年8月18日

【審査請求日】2017年11月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 創

(72)【発明者】

【氏名】堀田 陽平

(72)【発明者】

【氏名】木全 央幸

(72)【発明者】

【氏名】山下 拓馬

【審査官】 新井 浩士

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３０３２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４０７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２８４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９６６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０８０９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１１９８９２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０６−２３５３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０３５２８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ １８／０２

Ｆ０１Ｃ １／０２

Ｆ０１Ｃ １９／０８

Ｆ０１Ｃ ２１／０８

Ｆ０１Ｃ ２１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
を備えたスクロール流体機械であって、
向かい合う前記第１端板と前記第２端板との対向面間距離が、前記第１壁体及び前記第２壁体の外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部を備え、
前記第１壁体および前記第２壁体の少なくともいずれか一方は、前記傾斜部を形成するように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端板の少なくともいずれか一方は、前記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端板傾斜部を有し、
前記第１壁体および前記第２壁体の最外周部および／または最内周部には、高さが変化しない壁体平坦部が設けられ、
前記第１端板および前記第２端板には、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部が設けられ、
前記壁体の歯先に形成されたチップシール溝には、対向する前記端板に接触して流体をシールするチップシールが設けられ、
前記端板傾斜部は、前記壁体の渦巻き方向に直交する幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされ、
運転時に、前記壁体傾斜部において前記チップシールが該壁体傾斜部の歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量が、前記壁体平坦部において前記チップシールが該壁体平坦部の歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量よりも大きく、
前記チップシールの前記壁体の高さ方向の厚さは、該壁体の渦巻き方向に一定とされ、
前記チップシール溝の深さは、前記壁体平坦部よりも前記壁体傾斜部の方が浅いことを特徴とするスクロール流体機械。

【請求項2】

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、
を備えたスクロール流体機械であって、
向かい合う前記第１端板と前記第２端板との対向面間距離が、前記第１壁体及び前記第２壁体の外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部を備え、
前記第１壁体および前記第２壁体の少なくともいずれか一方は、前記傾斜部を形成するように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端板の少なくともいずれか一方は、前記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端板傾斜部を有し、
前記第１壁体および前記第２壁体の最外周部および／または最内周部には、高さが変化しない壁体平坦部が設けられ、
前記第１端板および前記第２端板には、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部が設けられ、
前記壁体の歯先に形成されたチップシール溝には、対向する前記端板に接触して流体をシールするチップシールが設けられ、
前記端板傾斜部は、前記壁体の渦巻き方向に直交する幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされ、
運転時に、前記壁体傾斜部において前記チップシールが該壁体傾斜部の歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量が、前記壁体平坦部において前記チップシールが該壁体平坦部の歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量よりも大きく、
前記チップシール溝の深さは、前記壁体の渦巻き方向に一定とされ、
前記チップシールの前記壁体高さ方向の厚さは、前記壁体平坦部よりも前記壁体傾斜部の方が大きいことを特徴とするスクロール流体機械。

【請求項3】

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、
を備えたスクロール流体機械であって、
向かい合う前記第１端板と前記第２端板との対向面間距離が、前記第１壁体及び前記第２壁体の外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部を備え、
前記第１壁体および前記第２壁体の少なくともいずれか一方は、前記傾斜部を形成するように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端板の少なくともいずれか一方は、前記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端板傾斜部を有し、
前記傾斜部に対応する前記第１壁体及び前記第２壁体の歯先に形成されたチップシール溝には、対向する前記端板傾斜部に接触して流体をシールするチップシールが設けられ、
前記端板傾斜部は、前記壁体の渦巻き方向に直交する幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされ、
運転時に、前記チップシールが前記壁体傾斜部の歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量が、前記壁体傾斜部が隣り合う前記壁体傾斜部に最も近づいた場合に最も小さい突出量とされ、
前記壁体傾斜部が隣り合う前記壁体傾斜部に最も近づいた場合に、前記チップシールの先端が前記端板傾斜部の前記側部よりも深くなった位置に当接する深さに基づいて前記チップシールの突出量が決定され、
前記チップシール溝の底部と前記チップシールの裏面との間の裏隙間は、前記チップシール溝の深さ及び／又は前記チップシールの厚さを用いて該裏隙間の増大を抑制するように調整されることを特徴とするスクロール流体機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スクロール流体機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−５５１７３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、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。

【0006】

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。

【0007】

壁体の先端である歯先が当接する歯底には、幅方向における中央で最も深くなる形状とされる。これは、歯底の幅と同等の直径を有するエンドミル等の切削工具で傾斜部とされた歯底を加工する際に、歯底の幅方向における両側部を接点とする半円弧の等高線が形成されるからである。このように歯底に最も深い中央部が形成されると、歯底が平坦である場合に比べて、歯底の中央部が深くなっている分だけチップシールはチップシール溝から突出するようになり、チップシール溝の底部とチップシールの裏面との間の裏隙間が大きくなる。裏隙間が大きくなると、裏隙間を通り冷媒が高圧側から低圧側の圧縮室へと流れ損失が生じ、性能低下が生じる。

【0008】

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、壁体に連続的な傾斜部を設けた場合であっても、チップシール溝の底部とチップシールの裏面との間の裏隙間による性能低下を抑制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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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。

【0010】

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、を備えたスクロール流体機械であって、向かい合う前記第１端板と前記第２端板との対向面間距離が、前記第１壁体及び前記第２壁体の外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部を備え、前記第１壁体および前記第２壁体の少なくともいずれか一方は、前記傾斜部を形成するように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端板の少なくともいずれか一方は、前記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端板傾斜部を有し、前記第１壁体および前記第２壁体の最外周部および／または最内周部には、高さが変化しない壁体平坦部が設けられ、前記第１端板および前記第２端板には、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部が設けられ、前記壁体の歯先に形成されたチップシール溝には、対向する前記端板に接触して流体をシールするチップシールが設けられ、前記端板傾斜部は、前記壁体の渦巻き方向に直交する幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされ、運転時に、前記壁体傾斜部において前記チップシールが該壁体傾斜部の歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量が、前記壁体平坦部において前記チップシールが該壁体平坦部の歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量よりも大きいことを特徴とする。

【0011】

端板傾斜部が幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされていると、チップシールの先端は、側部よりも深くなった分だけチップシール溝から突出するようになり、端板傾斜部が平坦な場合に比べて、チップシール溝の底部とチップシールの裏面との間の裏隙間が大きくなる。裏隙間が大きくなると、裏隙間を通り冷媒が高圧側から低圧側の圧縮室へと流れ、流体損失が生じる。そこで、運転時における壁体傾斜部におけるチップシールの突出量を、壁体平坦部におけるチップシールの突出量よりも大きくすることとした。これにより、傾斜部の裏隙間を低減して流体損失を可及的に抑制することができる。
チップシールの突出量は、チップシール溝の深さやチップシールの厚さ、またはその両方を用いて調整することができる。
なお、突出量は、あくまでも運転時のものであり、運転停止時でチップシールの裏面にガス圧が加わらない場合は、チップシールがチップシール溝内に沈み込み突出量が０以下になる場合もある。

【0012】

さらに、本発明の一態様に係るスクロール流体機械では、前記チップシールの前記壁体高さ方向の厚さは、該壁体の渦巻き方向に一定とされ、前記チップシール溝の深さは、前記壁体平坦部よりも前記壁体傾斜部の方が浅いことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係るスクロール流体機械では、前記チップシール溝の深さは、前記壁体の渦巻き方向に一定とされ、前記チップシールの前記壁体の高さ方向の厚さは、前記壁体平坦部よりも前記壁体傾斜部の方が大きいことを特徴とする。

【0013】

チップシールの壁体高さ方向の厚さを、壁体の渦巻き方向に一定とした場合には、チップシール溝の深さを、壁体平坦部よりも壁体傾斜部の方が小さくなるようにした。これにより、チップシールの裏隙間を傾斜部において小さくすることができる。

【0014】

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、を備えたスクロール流体機械であって、向かい合う前記第１端板と前記第２端板との対向面間距離が、前記第１壁体及び前記第２壁体の外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部を備え、前記第１壁体および前記第２壁体の少なくともいずれか一方は、前記傾斜部を形成するように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端板の少なくともいずれか一方は、前記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端板傾斜部を有し、前記傾斜部に対応する前記第１壁体及び前記第２壁体の歯先に形成されたチップシール溝には、対向する前記端板傾斜部に接触して流体をシールするチップシールが設けられ、前記端板傾斜部は、前記壁体の渦巻き方向に直交する幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされ、運転時に、前記チップシールが前記壁体傾斜部の歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量が、前記壁体傾斜部が隣り合う前記壁体傾斜部に最も近づいた場合に最も小さい突出量とされていることを特徴とする。

【0015】

端板傾斜部が幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされていると、チップシールの先端は、運転時において、側部よりも深くなった分だけチップシール溝から突出するようになり、端板傾斜部が平坦な場合に比べて、チップシール溝の底部とチップシールの裏面との間の裏隙間が大きくなる。裏隙間が大きくなると、裏隙間を通り冷媒が高圧側から低圧側の圧縮室へと流れ、流体損失が生じる。そこで、壁体傾斜部が隣り合う壁体傾斜部に最も近づいた場合に最も小さいチップシールの突出量となるようにした。これにより、流体損失を可及的に抑制することができる。
チップシールの突出量は、チップシール溝の深さやチップシールの厚さ、またはその両方を用いて調整することができる。

【0016】

さらに、本発明の一態様に係るスクロール流体機械では、前記壁体傾斜部が隣り合う前記壁体傾斜部に最も近づいた場合に、前記チップシールの先端が前記端板傾斜部の前記側部よりも深くなった位置に当接する深さに基づいて前記チップシールの突出量が決定され、前記チップシール溝の底部と前記チップシールの裏面との間の裏隙間は、前記チップシール溝の深さ及び／又は前記チップシールの厚さを用いて該裏隙間の増大を抑制するように調整されることを特徴とする。

【0017】

壁体傾斜部同士が最接近した場合に、チップシールの先端が端板傾斜部の側部よりも深くなった位置に当接する深さに基づいてチップシールの突出量を設定すれば、傾斜部の裏隙間を可及的に小さくすることできる。

【発明の効果】

【0018】

傾斜裏隙間を平坦部裏隙間よりも小さくして、傾斜部における裏隙間の増大を抑制することによって、性能低下を抑制することができる。
壁体傾斜部が隣り合う壁体傾斜部に最も近づいた場合に最も小さい裏隙間となるようにすることによって、性能低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態にかかるスクロール圧縮機の固定スクロール及び旋回スクロールを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は固定スクロールの壁体側から見た平面図である。

【図2】図１の旋回スクロールを示した斜視図である。

【図3】固定スクロールに設けた端板平坦部を示した平面図である。

【図4】固定スクロールに設けた壁体平坦部を示した平面図である。

【図5】渦巻き方向に伸ばして表示した壁体を示す模式図である。

【図6】図１（ｂ）の符号Ｚの領域を拡大して示した部分拡大図である。

【図7】図６で示した部分の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。

【図8】壁体傾斜部における歯先周りの横断面図である。

【図9】端板の歯底形状を示し、（ａ）は歯底の平面図、（ｂ）は歯底の中央部の深さを示した模式図である。

【図10】端板の歯底の加工方法を示し、（ａ）は歯底を平面視した平面図、（ｂ）は側面図である。

【図11】端板の歯底の横断面図である。

【図12】壁体平坦部における歯先周りの横断面図である。

【図13】段部を有していないスクロールとの組合せを示した縦断面図である。

【図14】段付きスクロールとの組合せを示した縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、スクロール圧縮機（スクロール流体機械）１の固定スクロール（第１スクロール部材）３と旋回スクロール（第２スクロール部材）５が示されている。スクロール圧縮機１は、例えば空調機等の冷凍サイクルを行うガス冷媒（流体）を圧縮する圧縮機として用いられる。

【0021】

固定スクロール３及び旋回スクロール５は、アルミ合金製や鉄製等の金属製の圧縮機構とされ、図示しないハウジング内に収容されている。固定スクロール３及び旋回スクロール５は、ハウジング内に導かれた流体を外周側から吸い込み、固定スクロール３の中央の吐出ポート３ｃから外部へと圧縮後の流体を吐出する。

【0022】

固定スクロール３は、ハウジングに固定されており、図１（ａ）に示されているように、略円板形状の端板（第１端板）３ａと、端板３ａの一側面上に立設された渦巻状の壁体（第１壁体）３ｂとを備えている。旋回スクロール５は、略円板形状の端板（第２端板）５ａと、端板５ａの一側面上に立設された渦巻状の壁体（第２壁体）５ｂとを備えている。各壁体３ｂ，５ｂ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。

【0023】

固定スクロール３と旋回スクロール５は、その中心を旋回半径ρだけ離し、壁体３ｂ，５ｂの位相を１８０°ずらして噛み合わされ、両スクロールの壁体３ｂ、５ｂ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３，５間に、その端板３ａ，５ａと壁体３ｂ、５ｂとにより囲まれて形成される複数対の圧縮室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５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３の周りを公転旋回運動する。

【0024】

図１（ａ）に示すように、向かい合う両端板３ａ，５ａ間の対向面間距離Ｌが、渦巻状の壁体３ｂ，５ｂの外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部が設けられている。

【0025】

図２に示すように、旋回スクロール５の壁体５ｂには、外周側から内周側に向かって高さが連続的に減少する壁体傾斜部５ｂ１が設けられている。この壁体傾斜部５ｂ１の歯先が対向する固定スクロール３の歯底面には、壁体傾斜部５ｂ１の傾斜に応じて傾斜する端板傾斜部３ａ１（図１（ａ）参照）が設けられている。これら壁体傾斜部５ｂ１及び端板傾斜部３ａ１によって、連続的な傾斜部が構成されている。同様に、固定スクロール３の壁体３ｂにも高さが外周側から内周側に向かって連続的に傾斜する壁体傾斜部３ｂ１が設けられ、この壁体傾斜部３ｂ１の歯先に対向する端板傾斜部５ａ１が旋回スクロール５の端板５ａに設けられている。

【0026】

なお、本実施形態でいう傾斜部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、加工時に不可避的に生じるような小さな段部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部は含まれない。

【0027】

壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１及び／又は端板傾斜部３ａ１，５ａ１には、コーティングが施されている。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。

【0028】

図２に示されているように、旋回スクロール５の壁体５ｂの最内周側と最外周側には、それぞれ、高さが一定とされた壁体平坦部５ｂ２，５ｂ３が設けられている。これら壁体平坦部５ｂ２，５ｂ３は、旋回スクロール５の中心Ｏ２（図１（ａ）参照）まわりに１８０°の領域にわたって設けられている。壁体平坦部５ｂ２，５ｂ３と壁体傾斜部５ｂ１とが接続される位置には、それぞれ、屈曲部となる壁体傾斜接続部５ｂ４，５ｂ５が設けられている。
旋回スクロール５の端板５ａ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５ａ２，５ａ３が設けられている。これら端板平坦部５ａ２，５ａ３についても、旋回スクロール５の中心まわりに１８０°の領域にわたって設けられている。端板平坦部５ａ２，５ａ３と端板傾斜部５ａ１とが接続される位置には、それぞれ、屈曲部となる端板傾斜接続部５ａ４，５ａ５が設けられている。

【0029】

図３及び図４にハッチングにて示すように、固定スクロール３についても、旋回スクロール５と同様に、端板平坦部３ａ２，３ａ３、壁体平坦部３ｂ２，３ｂ３、端板傾斜接続部３ａ４，３ａ５及び壁体傾斜接続部３ｂ４，３ｂ５が設けられている。

【0030】

図５には、渦巻き方向に伸ばして表示した壁体３ｂ，５ｂが示されている。同図に示されているように、最内周側の壁体平坦部３ｂ２，５ｂ２が距離Ｄ２にわたって設けられ、最外周側の壁体平坦部３ｂ３，５ｂ３が距離Ｄ３にわたって設けられている。距離Ｄ２及び距離Ｄ３は、それぞれ、各スクロール３，５の中心Ｏ１，Ｏ２まわりに１８０°とされた領域に相当する長さとなっている。最内周側の壁体平坦部３ｂ２，５ｂ２と最外周側の壁体平坦部３ｂ３，５ｂ３との間に、壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１が距離Ｄ１にわたって設けられている。最内周側の壁体平坦部３ｂ２，５ｂ２と最外周側の壁体平坦部３ｂ３，５ｂ３との高低差をｈとすると、壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１の傾きφは下式とされる。
φ＝tan^-1（h/D1） ・・・（１）
このように、傾斜部における傾きφは、渦巻状の壁体３ｂ，５ｂが延在する周方向に対して一定とされている。

【0031】

図６には、図１（ｂ）の符号Ｚで示した領域の拡大図が示されている。図６に示されているように、固定スクロール３の壁体３ｂの歯先には、チップシール７が設けられている。チップシール７は樹脂製とされており、対向する旋回スクロール５の端板５ａの歯底に接触して流体をシールする。チップシール７は、壁体３ｂの歯先に周方向にわたって形成されたチップシール溝３ｄ内に収容されている。このチップシール溝３ｄ内に圧縮流体が入り込み、チップシール７を背面から押圧して歯底側に押し出すことで対向する歯底に接触させるようになっている。なお、旋回スクロール５の壁体５ｂの歯先に対しても、同様にチップシールが設けられている。

【0032】

図７に示すように、壁体３ｂの高さ方向におけるチップシール７の高さＨｃは、周方向に一定とされている。
両スクロール３，５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７（ａ）ではチップクリアランスＴが小さく、図７（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７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５ａ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。

【0033】

図８には、壁体傾斜部３ｂ１の渦巻き方向に直交する切断面で見た歯先周りの横断面図が示されている。換言すると、図８は、図５に示した内周側の壁体傾斜接続部３ｂ４から外周側の壁体傾斜接続部３ｂ５までの間の壁体傾斜部３ｂ１において紙面垂直方向に切断した歯先周りの横断面図である。なお、旋回スクロール５の歯先およびチップシール７についても同様の構成とされている。

【0034】

図８に示した状態は、運転時において、隣り合う旋回スクロール５の壁体５ｂと固定スクロール３の壁体３ｂとが最も接近した状態を示している。
壁体３ｂの先端の歯先に形成されたチップシール溝３ｄ内にチップシール７が収容されている。チップシール７の横断面は、略矩形状となっており、平坦面とされた先端面（下面）７ａが壁体３ｂの歯先から突出量δだけ突出している。なお、突出量δは、あくまでも運転時のものであり、運転停止時でチップシールの裏面にガス圧が加わらない場合は、チップシールがチップシール溝内に沈み込み突出量が０以下になる場合もある。

【0035】

壁体３ｂに対向する端板５ａの歯底は、幅方向における中央部が両側部５ｄ３よりも深く形成された円弧形状とされている。円弧形状は、後述するが、半径Ｒとされている。これにより、端板５ａの歯底の断面は、カマボコ形状とされている。このようなカマボコ形状とされた端板５ａの歯底の横断面は、端板傾斜部５ａ１全体にわたって形成されている。

【0036】

このような端板５ａの歯底の形状は、図９に示すような等高線Ｃｔが形成されることによって生じる。等高線Ｃｔは、端板５ａの歯底の幅Ｔｇを直径とし、端板傾斜部５ａ１の高さ増大方向（同図において左側）に凸とされた半円弧となっている。つまり、等高線Ｃｔの半径はＴｇ／２となる。
図９（ｂ）から分かるように、端板傾斜部５ａ１の傾きはφとされているので（図５参照）、歯底の中央部５ｄ２の両側部５ｄ３からの凹み量△ｈは、下式によって表される。
△ｈ＝（Ｔｇ／２）×ｔａｎφ ・・・（２）

【0037】

図９（ａ）に示したような歯底の形状は、図１０に示すようにエンドミル１０を用いて加工することによって得られる。エンドミル１０の直径Ｄｅは歯底の幅Ｔｇと同等とされる。エンドミル１０によって、傾斜を上る一方向に１パスで歯底の加工を行う。エンドミル１０の回転軸線を旋回スクロール５の中心Ｏ２（図１（ａ）参照）を通る軸線と平行になるようにして加工する。これにより、図９（ａ）に示したような半円弧となる等高線Ｃｔが形成される。

【0038】

図１１に示すように、端板５ａの歯底は、半径Ｒとされた円弧形状とされる。すなわち、歯底は、両側部５ｄ３から凹み量△ｈだけ突出した中央部５ｄ２と、両側部５ｄ３とを通る半径Ｒの円弧形状とされる。

【0039】

図１２に示すように、端板平坦部５ａ２，５ａ３では、端板５ａの歯底は平坦とされている。これは、端板平坦部５ａ２，５ａ３では端板傾斜部５ａ１のように傾斜していないので、エンドミル１０による加工によって平坦面が形成されるからである。したがって、チップシール７の平坦面とされた先端面７ａの全体が歯底に接触するようになり、チップシール７が歯先から突出する突出量は略０ないし僅かに突出する程度とされており、突出量δ（図８参照）よりも小さい。なお、図１２に示した状態は、隣り合う旋回スクロール５の壁体５ｂと固定スクロール３の壁体３ｂとが最も接近した状態を示している。平坦部におけるチップシール７の高さＨｃは、傾斜部におけるチップシールの高さＨｃと同等とされている。

【0040】

［突出量δの設定］
次に、図８に示したように、チップシール７が歯先から突出する突出量δの設定について説明する。
突出量δは、傾きφ、エンドミル直径Ｄｅ、壁体３ｂの歯厚、チップシール溝幅Ｗの関数として表される。壁体３ｂの歯厚とは、壁体３ｂの歯先のうちチップシール溝３ｄを除いた片側の幅を意味し、壁体３ｂの厚さをＴｒとすると、Ｔｒ／２−Ｗ／２で表すことができる。突出量δは下式の通りである。
δ＝［Ｒ^２―｛Ｄｅ／２−（Ｔｒ／２−Ｗ／２）｝^２］^１／２−（Ｒ−△ｈ）
・・・（３）

【0041】

上式で表された突出量δに相当する量だけチップシール溝３ｄの深さを浅くすることができる。具体的には、図１２のように端板平坦部５ａ２，５ａ３に対向する歯先のチップシール溝３ｄに対して、図８のように端板傾斜部５ａ１に対向する歯先のチップシール溝３ｄは、突出量δだけ溝深さを浅くすることができる。

【0042】

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５が固定スクロール３回りに公転旋回運動を行う。これにより、各スクロール３，５の外周側から流体を吸い込み、各壁体３ｂ，５ｂ及び各端板３ａ，５ａによって囲まれた圧縮室に流体を取り込む。圧縮室内の流体は外周側から内周側に移動するに従い順次圧縮され、最終的に固定スクロール３に形成された吐出ポート３ｃから圧縮流体が吐出される。流体が圧縮される際に、端板傾斜部３ａ１，５ａ１及び壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１によって形成された傾斜部では壁体３ｂ，５ｂの高さ方向にも圧縮されて、三次元圧縮が行われる。

【0043】

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
端板傾斜部３ａ１，５ａ１が幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされていると、チップシール７の先端は、側部よりも深くなった分だけチップシール溝３ｄから突出するようになり（図８参照）、端板３ａ，５ａが平坦な場合（図１２参照）に比べて、チップシール溝３ｄの底部とチップシール７の裏面との間の裏隙間が大きくなる。裏隙間が大きくなると、裏隙間を通り冷媒が高圧側から低圧側の圧縮室へと流れ、流体損失が生じる。そこで、壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１におけるチップシール７の突出量δを、壁体平坦部３ｂ２，３ｂ３，５ｂ２，５ｂ３におけるチップシール７の突出量よりも大きく、傾斜部における裏隙間の増大を抑制するようにした。これにより、流体損失を可及的に抑制することができる。

【0044】

壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１が隣り合う壁体傾斜部に最も近づいた場合（図８の状態）に最も小さいチップシール７の突出量δとなるようにした。これにより、流体損失を可及的に抑制することができる。

【0045】

壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１同士が最接近した場合に、チップシール７の先端が端板傾斜部３ａ１，５ａ１の側部よりも深くなった位置に当接する深さ（図８参照）に基づいてチップシール７の突出量δを上式（３）のように設定すれば、傾斜部の裏隙間を可及的に小さくすることできる。

【0046】

なお、本実施形態では、裏隙間をチップシール溝３ｄの深さで調整することとしたが、チップシール７の高さＨｃ（図８参照）によって調整しても良いし、チップシール溝３ｄの深さとチップシール７の高さＨｃの両方を用いても良い。

【0047】

また、本実施形態では、端板傾斜部３ａ１，５ａ１及び壁体傾斜部３ｂ１，５ｂ１を両スクロール３，５に設けることとしたが、いずれか一方に設けても良い。
具体的には、図１３に示すように、一方の壁体（例えば旋回スクロール５）に壁体傾斜部５ｂ１を設け、他方の端板３ａに端板傾斜部３ａ１を設けた場合には、他方の壁体と一方の端板５ａは平坦としても良い。
また、図１４に示すように、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３の端板３ａに端板傾斜部３ａ１を設ける一方で、旋回スクロール５の端板５ａに段部が設けられた形状と組み合わせても良い。

【0048】

本実施形態では、壁体平坦部３ｂ２，３ｂ３，５ｂ２，５ｂ３および端板平坦部３ａ２，３ａ３，５ａ２，５ａ３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傾斜部を壁体３ｂ，５ｂの全体に延長して設けるようにしてもよい。

【0049】

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。

【符号の説明】

【0050】

１ スクロール圧縮機（スクロール流体機械）
３ 固定スクロール（第１スクロール部材）
３ａ 端板（第１端板）
３ａ１ 端板傾斜部
３ａ２ 端板平坦部
３ａ３ 端板平坦部
３ａ４ 端板傾斜接続部
３ａ５ 端板傾斜接続部
３ｂ 壁体（第１壁体）
３ｂ１ 壁体傾斜部
３ｂ２ 壁体平坦部
３ｂ３ 壁体平坦部
３ｂ４ 壁体傾斜接続部
３ｂ５ 壁体傾斜接続部
３ｃ 吐出ポート
３ｄ チップシール溝
５ 旋回スクロール（第２スクロール部材）
５ａ 端板（第２端板）
５ａ１ 端板傾斜部
５ａ２ 端板平坦部
５ａ３ 端板平坦部
５ａ４ 端板傾斜接続部
５ａ５ 端板傾斜接続部
５ｂ 壁体（第２壁体）
５ｂ１ 壁体傾斜部
５ｂ２ 壁体平坦部
５ｂ３ 壁体平坦部
５ｂ４ 壁体傾斜接続部
５ｂ５ 壁体傾斜接続部
７ チップシール
７ａ 先端面
１０ エンドミル
Ｃｔ 等高線
Ｄ１ （チップシールの）分割位置
Ｄｅ エンドミル直径
Ｈｃ チップシールの高さ
Ｌ 対向面間距離
Ｔ チップクリアランス
Ｔｇ 歯底の幅
Ｔｒ 壁体の厚さ
Ｗ チップシール溝幅
δ （チップシールの）突出量
φ 傾き
△ｈ 凹み量

【要約】

【課題】壁体に連続的な傾斜部を設けた場合であっても、チップシール溝の底部とチップシールの裏面との間の裏隙間による性能低下を抑制することができるスクロール流体機械を提供する。
【解決手段】壁体３ｂの歯先に形成されたチップシール溝３ｄには、対向する端板５ａに接触して流体をシールするチップシール７が設けられている。端板５ａの歯底は、壁体５ｂの渦巻き方向に直交する幅方向における側部５ｄ３よりも中央部が深くなる形状とされている。運転時に、傾斜部においてチップシール７が壁体３ｂの歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量δが、平坦部においてチップシール７が壁体３ｂの歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量δよりも大きい。
【選択図】図８

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】