JP2017214842A - スクロール型流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】チップシールの組付け作業性を低下させることなく、両スクロール間の中心軸延伸方向のクリアランスについての管理精度を低減しつつスクロールの特定領域についてのシール性を向上させることが可能なスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】チップシール４０は、その渦巻中心軸Ｘ２延伸方向についての高さ位置が渦巻延伸方向一端Ｗ１側から他端Ｗ２側に向って連続的に変化した形状を有する。チップシール４０は、渦巻中心軸Ｘ２延伸方向の外力が負荷された場合、渦巻中心軸Ｘ２延伸方向に伸縮する。チップシール４０は、チップシール溝２ｃ、３ｃ内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、チップシール溝２ｃ、３ｃの底面２ｄ、３ｄに対向するチップシール底面４０ｂが渦巻延伸方向一端Ｗ１から他端Ｗ２までの全体に亘ってチップシール溝２ｃ、３ｃ内に位置するように形成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、スクロール型流体機械に関し、詳しくは、ラップの先端部に形成される溝に組付けられるチップシールを有するスクロール型流体機械に関する。

スクロール型流体機械は、底板とこの底板に立設される渦巻状のラップとをそれぞれ有し互いに噛み合わされる固定スクロール及び可動スクロールを備えている。この互いに噛み合わされる両スクロールのラップ間には、作動流体の作動室（密閉空間）が区画されている。そして、このスクロール型流体機械は、自転阻止機構により可動スクロールの自転を阻止しつつ可動スクロールを固定スクロールの中心軸周りに公転旋回運動させることにより、作動室の容積を変化させて流体を圧縮又は膨張させるものである。

この種のスクロール型流体機械としては、例えば、特許文献１に記載されているスクロール型圧縮機が知られている。このスクロール型圧縮機では、固定スクロール及び可動スクロールの各ラップの先端部に沿って渦巻状に形成された溝に、チップシールが配置されている。そして、両スクロール間の中心軸延伸方向のクリアランスは、一方のスクロールの前記溝内に配置されたチップシールにおけるラップの先端面から突出した厚み方向一端面（当接面）が対向する他方のスクロールの底板を押圧するように調整されている。したがって、チップシールの前記厚み方向一端面は、その渦巻延伸方向一端から他端までの全体に亘って均一な押圧力で底板を押圧している。

特開２００２−２８５９８０号公報

ところで、この種のスクロール型圧縮機においては、チップシールに対して、スクロールの中央部側における作動室のシール性の向上が求められる場合や、低速回転域における圧縮能力の向上を優先してスクロールの外端部（外周部）側における作動室のシール性の向上が求められる場合がある。
しかしながら、特許文献１に記載されたスクロール型圧縮機では、チップシールの前記厚み方向一端面は渦巻延伸方向一端から他端までの全体に亘って均一な押圧力で底板を押圧しているため、スクロールの中央部側や外端部側等の特定領域についてのシール性を向上させることができないという問題がある。また、特許文献１に記載されたスクロール型圧縮機では、作動室のシール性を適切に確保するために、両スクロール間の中心軸延伸方向のクリアランスを精度よく初期設定する必要があり、クリアランス管理に手間がかかるという問題もある。そして、この種のスクロール型圧縮機では、チップシールを両スクロールのラップの溝にそれぞれ組付けなければならないため、チップシールの溝への組付け作業は熟練を要するものである。そのため、前記問題を解決するにあたって、チップシールの組付けの作業性が低下するものであってはならない。また、スクロール型圧縮機に限らず、スクロール型膨張機においても、同様の問題がある。

本発明は、このような実情に着目してなされたものであり、チップシールの組付け作業性を低下させることなく、両スクロール間の中心軸延伸方向のクリアランスについての管理精度を低減しつつスクロールの特定領域についてのシール性を向上させ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。

本発明の一側面によるスクロール型流体機械は、底板と該底板に立設される渦巻状のラップとをそれぞれ有し互いに噛み合わされる固定スクロール及び可動スクロールを備え、両スクロールのうちの少なくとも一方の前記ラップの先端部に形成される溝内に平面視で渦巻状のチップシールを配置することにより、両スクロールの前記ラップ間に作動流体の作動室を区画する。前記チップシールは、その渦巻中心軸延伸方向についての高さ位置が渦巻延伸方向一端側から他端側に向って連続的に変化した形状を有する。そして、前記チップシールは、前記渦巻中心軸延伸方向の外力が負荷された場合、前記渦巻中心軸延伸方向に伸縮する。さらに、前記チップシールは、前記溝内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、前記溝の底面に対向するチップシール底面が前記渦巻延伸方向一端から他端までの全体に亘って前記溝内に位置するように形成されている。

本発明の一側面によるスクロール型流体機械によれば、チップシールはその渦巻中心軸延伸方向についての高さ位置が渦巻延伸方向一端側から他端側に向って連続的に変化した形状を有するため、スクロールのシール性の向上を必要とする中央部側や外端部側等の特定領域に対応する部分についてのチップシールの前記高さ位置が他の部分より高くなるように、チップシールを形成することができる。その結果、スクロールの特定領域におけるチップシールから底板への押圧力が他の領域の押圧力より高くなり、その特定領域についてのシール性を向上させることができる。
また、チップシールは、渦巻中心軸延伸方向の外力が負荷された場合、渦巻中心軸延伸方向（つまり、両スクロールの中心軸延伸方向）に伸縮する構成であるため、チップシール全体が渦巻中心軸延伸方向に伸縮するバネとして機能する。その結果、両スクロール間の中心軸延伸方向について、実際のクリアランスと目標のクリアランスとの間に誤差（製造誤差）が生じたとしても、その誤差をチップシールの渦巻中心軸延伸方向の伸縮代の範囲内で吸収することができる。したがって、クリアランスを精度よく初期設定する必要がない。
そして、チップシールは、溝内へ組付けられ且つ渦巻中心軸延伸方向の外力が負荷されない状態で、溝の底面に対向するチップシール底面が渦巻延伸方向一端から他端までの全体に亘って溝内に位置するように形成されている。つまり、チップシールは、溝の底面に対向するその一端面（チップシール底面）の全体が溝内に位置するように、前記高さ位置を制約して形成されている。その結果、チップシールは、外力が負荷されない自由状態（つまりバネとして自然長の状態）において、渦巻中心軸延伸方向の高さ位置が変化する形状で形成されているが、溝内への組付け時に、その一端面の全体を同時に溝内に配置することができる。したがって、従来の平面的なチップシールと同様の手順で、チップシールを溝に組付けることができる。

このようにして、チップシールの組付け作業性を低下させることなく、両スクロール間の中心軸延伸方向のクリアランスについての管理精度を低減しつつスクロールの特定領域についてのシール性を向上させることが可能なスクロール型流体機械を提供することができる。

本実施形態のスクロール型流体機械の全体構成を示す断面図である。 前記スクロール型流体機械の可動スクロールをラップ側から視た斜視図である。 前記スクロール型流体機械のチップシールの斜視図である。 前記チップシールの高さ位置の変化を説明するための概念図である。 図４に示すチップシールの溝への組付け状態を示した概念図である。 図５に示すチップシールの使用状態における押圧力の変化を示した概念図である。 前記高さ位置の変化を大きくして製作されたチップシールの側面図である。 図７に示すチップシールの溝への組付け状態を示した概念図である。 図８に示すチップシールの使用状態を示した概念図である。 前記チップシールの変形例を説明するための概念図である。 図１０に示すチップシールの溝への組付け状態を示した概念図である。 図１１に示すチップシールの使用状態における押圧力の変化を示した概念図である。 前記チップシールの別の変形例を説明するための概念図である。 図１３に示すチップシールの溝への組付け状態を示した概念図である。 図１４に示すチップシールの使用状態における押圧力の変化を示した概念図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明に係るスクロール型流体機械は、圧縮機或いは膨張機として使用することができるが、本実施形態では圧縮機に適用した場合を一例に挙げて説明する。

図１〜図３は本実施形態のスクロール型流体機械の構成を示しており、図１は全体構成を示す断面図、図２はラップ側から視た可動スクロールの斜視図である。

本実施形態に係るスクロール型流体機械（以下において、スクロール型圧縮機という）１は、図１に示すように、対向配置されて互いに噛み合わされる固定スクロール２及び可動スクロール３を有するスクロールユニット４を備えている。固定スクロール２は、底板２ａと、この底板２ａに立設される渦巻状のラップ２ｂを有する。可動スクロール３は、図２に示すように、固定スクロール２と同様に、底板３ａと、この底板３ａに立設される渦巻状のラップ３ｂとを有する。

両スクロール２、３は、互いにラップ２ｂ、３ｂを噛み合わせ、固定スクロール２のラップ２ｂの先端部が可動スクロール３の底板３ａに近接し、可動スクロール３のラップ３ｂの先端部が固定スクロール２の底板２ａに近接するように配設される。詳しくは、両スクロール２、３は、両ラップ２ｂ、３ｂの周方向の角度が互いにずれた状態で、両ラップ２ｂ、３ｂの側壁が互いに部分的に接触するように配設されている。

また、両スクロール２，３のラップ２ｂ、３ｂの先端部には、チップシール溝２ｃ、３ｃがそれぞれ形成されている。このチップシール溝２ｃ、３ｃは、概ね凹状断面形状を有し、ラップ２ｂ、３ｂの渦巻延伸方向に連続して延びている。そして、このチップシール溝２ｃ、３ｃ内には、平面視で渦巻状のチップシール４０がそれぞれ組付けられている。
このように、両スクロール２、３のラップ２ｂ、３ｂの先端部に形成されるチップシール溝２ｃ、３ｃ内に平面視で渦巻状のチップシール４０をそれぞれ配置することにより、両スクロール２、３のラップ２ｂ、３ｃ間に作動流体の作動室５を区画するスクロール型圧縮機１が構成されている。

詳しくは、作動室５は、両ラップ２ｂ、３ｂ間に三日月状に区画形成される。なお、本実施形態では、前記チップシール溝２ｃ、３ｃが本発明に係る「溝」である。また、以下では、可動スクロール３のチップシール溝３ｃ内に組付けられるチップシール４０を可動側チップシール４１といい、固定スクロール２のチップシール溝２ｃ内に組付けられるチップシール４０を固定側チップシール４２という。この可動側チップシール４１及び固定側チップシール４２の形状については、後に詳述する。

可動スクロール３は、駆動機構と後述する自転阻止機構３０により、固定スクロール２の中心軸Ｘ１回りに公転運動され、自転が阻止される。これにより、両ラップ２ｂ、３ｂ間に形成される作動室５が、両ラップ２ｂ、３ｂの外周部（外端部）から中央部へ向かって移動されつつ、その容積が縮小方向に変化する。従って、ラップ２ｂ、３ｂの外周部側から作動室５内に取込まれた作動流体（例えば冷媒ガス）が圧縮される。このように、本実施形態では、スクロールユニット４は、その外周部側から導入される前記作動流体を作動室５により圧縮して吐出する。
なお、膨張機の場合には、作動室５が逆にラップ２ｂ、３ｂの中央部から外周部へ向かって移動されつつ、その容積が増大方向に変化し、ラップ２ｂ、３ｂの中央部側から作動室５内に取込まれた流体が膨張される。つまり、この場合は、スクロールユニット４は、その中央部側から導入される前記作動流体を作動室５により膨張させて吐出する。

スクロール型圧縮機１のハウジングは、例えば、スクロールユニット４を内包するセンターハウジング６と、その前側に配置されるフロントハウジング７と、後側に配置されるリアハウジング８とから構成されている。

センターハウジング６は、本実施形態では、固定スクロール２の底板２ａと一体にスクロールユニット４の筐体部（外殻シェル）として形成されている。但し、固定スクロール２とセンターハウジング６とを別部材として、センターハウジング６内に固定スクロール２を収納固定する構造としてもよい。センターハウジング６は、リア側が底板２ａにより閉止され、フロント側が開口している。

フロントハウジング７は、センターハウジング６の開口部側にボルト（図示省略）により締結される。フロントハウジング７は、可動スクロール３をスラスト方向に支持すると共に、可動スクロール３の駆動機構を収納している。

フロントハウジング７の内部には、上記作動流体の吸入室９が形成されている。この吸入室９は、フロントハウジング７の外壁に形成される吸入ポート（図示省略）に接続されている。

フロントハウジング７及びセンターハウジング６には、圧縮機中心軸（例えば、固定スクロール２の中心軸Ｘ１）と平行な方向に延在して、フロントハウジング７側の吸入室９からセンターハウジング６側のスクロールユニット４の両ラップ２ｂ、３ｂの外周部付近へ、上記作動流体を案内する流体通路空間１０が形成されている。

リアハウジング８は、センターハウジング６における固定スクロール２の底板２ａ側にボルト等の適宜の締結手段（図示省略）により締結され、底板２ａ背面との間に上記作動流体の吐出室１１を形成している。固定スクロール２の底板２ａの中央部には、圧縮流体の吐出孔１２が形成され、吐出孔１２には一方向弁１３が付設されている。吐出孔１２は、一方向弁１３を介して吐出室１１に接続される。吐出室１１は、リアハウジング８の外壁に形成される吐出ポート（図示省略）に接続されている。

上記作動流体は、図示省略した前記吸入ポートからフロントハウジング７内の吸入室９に導入され、フロントハウジング７及びセンターハウジング６の流体通路空間１０を経由して、スクロールユニット４の外周部側からラップ２ｂ，３ｂの接触により形成される作動室５内に取込まれ、圧縮に供される。圧縮された流体は、固定スクロール２の底板２ａの中央部に開口された吐出孔１２から、リアハウジング８内の吐出室１１に吐出され、この吐出室１１から図示省略した前記吐出ポートを介して外部に導出される。

フロントハウジング７は、センターハウジング６の開口部側にボルト（図示省略）により締結される外周部の内側に、可動スクロール３の底板３ａ背面と対向し可動スクロール３からのスラスト力を、スラストプレート１４を介して受けるスラスト受け部１５を有する。

また、フロントハウジング７は、中央部に可動スクロール３の駆動機構の中核をなす駆動軸２０を回転可能に支持している。駆動軸２０の一端部側はフロントハウジング７外に突出している。この駆動軸２０の一端部に、電磁クラッチ２１を介してプーリ２２が取付けられている。従って、プーリ２２から電磁クラッチ２１を介して入力される回転駆動力により、駆動軸２０が回転駆動される。駆動軸２０の他端部側は、クランク機構を介して可動スクロール３に連結されている。

前記クランク機構は、本実施形態では、可動スクロール３の底板３ａ背面に突出形成された円筒状のボス部２３と、駆動軸２０の端部に設けられたクランク２４に偏心状態で取付けられた偏心ブッシュ２５と、を含んで構成されている。前記偏心ブッシュ２５は、ボス部２３の内部に軸受２６を介して嵌合されている。なお、偏心ブッシュ２５には、可動スクロール３の動作時の遠心力に対向するバランサウエイト２７が取付けられている。

自転阻止機構３０は、可動スクロール３の底板３ａ背面に形成された円形穴３１と、円形穴３１に係合するピン３２とで構成される自転阻止部３３を、複数（例えば４個）配置して構成されている。円形穴３１は、詳しくは、底板３ａにおけるフロントハウジング７のスラスト受け部１５に対向する端面部位に形成されている。また、ピン３２は、フロントハウジング７のスラスト受け部１５側に突設され、スラストプレート１４を貫通して円形穴３１に係合する。この自転阻止部３３は、可動スクロール３の底板３ａ背面の外周縁近傍の周方向に沿って等間隔に配置されている。なお、自転阻止部３３は、少なくとも３個以上あれば、可動スクロール３は自転をすることなく固定スクロール２の軸心周りに公転旋回運動することができる。

かかる構成のスクロール型圧縮機１の動作について簡単に説明する。
外部からの回転駆動力によりプーリ２２が回転すると、電磁クラッチ２１を介して駆動軸２０が回転し、クランク機構を介して可動スクロール３が、自転阻止機構３０により自転が阻止されつつ固定スクロール２の軸心周りに公転旋回運動する。可動スクロール３の公転旋回運動により、流体（冷媒ガス）が吸入ポートから吸入室９及び流体通路空間１０を経由してスクロールユニット４のラップ２ｂ、３ｂ間の作動室５内に取込まれ、作動室５の容積の縮小変化によって圧縮された流体は、固定スクロール２中央部の吐出孔１２から吐出室１１に吐出される。吐出室１１に吐出された流体は、吐出ポートを介して外部に導出される。

次に、本実施形態のチップシール４０（可動側チップシール４１及び固定側チップシール４２）について、図１〜図３を参照して説明する。図３は、可動側チップシール４１の斜視図であり、固定スクロール２の底板２ａに当接する当接端面４０ａを上にして示されている。
可動側チップシール４１と固定側チップシール４２は、それぞれ、対応するチップシール溝（３ｃ、２ｃ）の形状に合わせて形成されている。つまり、可動側チップシール４１は、図２及び図３に示すように、可動スクロール３のチップシール溝３ｃの形状に合わせて、平面視で渦巻状に形成されている。また、固定側チップシール４２は、固定スクロール２のチップシール溝２ｃの形状に合わせて、平面視で渦巻状に形成されている。以下において、可動側チップシール４１と固定側チップシール４２について、共通の構成を説明する場合は、可動側チップシール４１及び固定側チップシール４２のいずれも、単に、チップシール４０という。

チップシール４０は、その渦巻中心軸Ｘ２延伸方向についての高さ位置が渦巻延伸方向Ｗ一端側から他端側に向って連続的に変化した形状を有している。チップシール４０の渦巻中心軸Ｘ２は図１に示す固定スクロール２の中心軸Ｘ１と平行に延伸する。チップシール４０は、渦巻中心軸Ｘ２延伸方向の外力が負荷された場合、渦巻中心軸Ｘ２延伸方向に伸縮する弾性を有している。つまり、チップシール４０全体が渦巻中心軸Ｘ２延伸方向に伸縮するバネとして機能する。また、チップシール４０は、チップシール溝２ｃ、３ｃ内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、チップシール溝２ｃ、３ｃの底面２ｄ、３ｄに対向するチップシール底面４０ｂが渦巻延伸方向Ｗ一端から他端までの全体に亘ってチップシール溝２ｃ、３ｃ内に位置するように形成されている。また、この外力無負荷状態で、チップシール４０は、その当接端面４０ａが渦巻延伸方向Ｗ一端から他端までの全体に亘って対応するラップ２ｂ、３ｂの先端面２ｅ、３ｅから突出するように形成されている。

本実施形態では、チップシール４０は、略一定の厚みを有すると共に対応するチップシール溝２ｃ、３ｃの溝幅に合わせた幅を有する矩形断面を有して形成され、全体としてはつる巻状に形成されている。

具体的には、チップシール４０は、対応するチップシール溝２ｃ、３ｃ内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、チップシール底面４０ｂが渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向かうにしたがって対応するチップシール溝２ｃ、３ｃの底面２ｄ、３ｄから離れるつる巻状に巻回されている。
つまり、図３を参照して、可動側チップシール４１について詳述すると、可動側チップシール４１は、前記外力が負荷されない状態で、チップシール溝３ｃの底面３ｄに対向するチップシール底面４０ｂが渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向うにしたがって、底面３ｄから離れるように形成されている。また、図示を省略するが、固定側チップシール４２は、前記外力が負荷されない状態で、チップシール溝２ｃの底面２ｄに対向するチップシール底面４０ｂが渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向うにしたがって、底面２ｄから離れるように形成されている。

次に、可動側チップシール４１を一例に挙げて、チップシール４０の前記高さ位置の変化、組付け状態、及び、使用状態について、図４〜図６を参照して詳述する。
図４〜図６は、図３に示す渦巻延伸方向Ｗに位置をずらしたａ〜ｈにおける可動側チップシール４１の断面をそれぞれ示している。詳しくは、図４は可動側チップシール４１のａ〜ｈにおける前記高さ位置の変化を説明するための概念図であり、図５は可動側チップシール４１のチップシール溝３ｃへの組付け状態を示した概念図であり、図６は可動側チップシール４１の使用状態における押圧力の変化を示した概念図である。

図４に示すように、渦巻延伸方向外端部Ｗ１におけるチップシール底面４０ｂを渦巻中心軸Ｘ２方向の高さ位置の基準面Ｈ０（図中、二点鎖線で示す）とすると、可動側チップシール４１は、単品の状態において、渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向う（つまり、ａ側からｈ側に向う）にしたがって、基準面Ｈ０からの距離が離れるように形成されている。

また、図５に示すように、可動側チップシール４１は、組付け状態では、チップシール溝３ｃ内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、チップシール溝３ｃの底面３ｄに対向するチップシール底面４０ｂがａ側からｈ側に向うにしたがって、チップシール溝３ｃの底面３ｄから離れるように形成されている。この状態で、可動側チップシール４１における底板２ａ側の面（つまり、底板２ａに当接する当接端面４０ａ）は、可動スクロール３のラップ３ｂの先端面３ｅより上方に突出している。また、この外力無負荷の組付け状態で、可動側チップシール４１は、チップシール底面４０ｂが渦巻延伸方向Ｗ一端から他端までの全体に亘ってチップシール溝３ｃ内に位置すると共に、その当接端面４０ａが渦巻延伸方向Ｗ一端から他端までの全体に亘ってラップ３ｂの先端面３ｅから突出するように形成されている。つまり、基準面Ｈ０から一番離れている部分のチップシール底面４０ｂと基準面Ｈ０との間の距離Ｌ（図４参照）が、チップシール溝３ｃの溝深さＤ（図５参照）より小さくなるように設定（Ｌ＜Ｄ）されている。

そして、図６に示すように、可動側チップシール４１は、使用状態では、例えば、その当接端面４０ａが固定スクロール２の底板２ａに当接すると共に、そのチップシール底面４０ｂが可動スクロール３のチップシール溝３ｃの底面３ｄに当接している。この使用状態において、可動側チップシール４１は、図４及び図５に示す外力無負荷状態（自由状態）から渦巻中心軸Ｘ２延伸方向に縮まると共に、当接端面４０ａが渦巻延伸方向Ｗ一端から他端までの全体に亘ってラップ３ｂの先端面３ｅから突出している。つまり、可動側チップシール４１の渦巻中心軸Ｘ２延伸方向についての縮まり代は、渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向う（ａ側からｈ側に向う）にしたがって大きくなる。その結果、図６に、各断面（ａ〜ｈ）において上向き矢印Ｐで示したように、可動側チップシール４１が固定スクロール２の底板２ａを押圧する押圧力Ｐの大きさは、渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向うにしたがって大きくなる。

また、図示を省略したが、固定側チップシール４２の前記高さ位置の変化については、図４に示す符号「２ａ」を「３ａ」に、同じく符号「３ｄ」を「２ｄ」に読み替えることにより、概念的に表すことができる。つまり、固定側チップシール４２についても、単品の状態において、渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向うにしたがって、基準面Ｈ０からの距離が離れるように形成されている。

そして、図示を省略したが、固定側チップシール４２の組付け状態については、図５に示す符号「２ａ」を「３ａ」に、「３ｄ」を「２ｄ」に読み替えると共に、符号３ｂ、３ｃをそれぞれ２ｂ、２ｃに読み替えることにより、概念的に表すことができる。つまり、固定側チップシール４２は、組付け状態では、チップシール溝２ｃ内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、チップシール溝２ｃの底面２ｄに対向するチップシール底面４０ｂがａ側からｈ側に向うにしたがって、チップシール溝２ｃの底面２ｄから離れるように形成されている。この状態で、固定側チップシール４２における当接端面４０ａは、ラップ２ｂの先端面２ｅより上方に突出している。また、この外力無負荷の組付け状態で、固定側チップシール４２は、チップシール底面４０ｂが渦巻延伸方向Ｗ一端から他端までの全体に亘ってチップシール溝２ｃ内に位置すると共に、その当接端面４０ａが渦巻延伸方向Ｗ一端から他端までの全体に亘ってラップ２ｂの先端面２ｅから突出するように形成されている。

さらに、図示を省略したが、固定側チップシール４２の使用状態については、図６に示す符号「２ａ」を「３ａ」に読み替えると共に、他の符号を上記組付け状態の場合と同じように読み替えることにより、概念的に表すことができる。つまり、固定側チップシール４２は、使用状態では、例えば、その当接端面４０ａが可動スクロール３の底板３ａに当接すると共に、そのチップシール底面４０ｂがチップシール溝２ｃの底面２ｄに当接している。この使用状態において、固定側チップシール４２は、外力無負荷状態（自由状態）から渦巻中心軸Ｘ２延伸方向に縮まると共に、当接端面４０ａが渦巻延伸方向Ｗ一端から他端までの全体に亘ってラップ２ｂの先端面２ｅから突出している。したがって、固定側チップシール４２の渦巻中心軸Ｘ２延伸方向についての縮まり代は、渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向うにしたがって大きくなる。その結果、固定側チップシール４２が可動スクロール３の底板３ａを押圧する押圧力Ｐの大きさについても、可動側チップシール４１と同様に、渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向うにしたがって大きくなる。

本実施形態によるスクロール型圧縮機１によれば、チップシール４０（可動側チップシール４１、固定側チップシール４２）はその渦巻中心軸Ｘ２延伸方向についての高さ位置が渦巻延伸方向Ｗ一端側から他端側に向って連続的に変化した形状を有するため、スクロールユニット４のシール性の向上を必要とする特定領域に対応する部分についてのチップシール４０の前記高さ位置が他の部分より高くなるように、チップシール４０を形成することができる。その結果、スクロールユニット４の特定領域におけるチップシール４０から底板２ａ、３ａへの押圧力が他の領域の押圧力より高くなり、その特定領域についてのシール性を向上させることができる。

また、チップシール４０は、渦巻中心軸Ｘ２延伸方向の外力が負荷された場合、渦巻中心軸Ｘ２延伸方向（つまり、両スクロールの中心軸Ｘ１延伸方向）に伸縮する構成である。このため、可動側チップシール４１と固定側チップシール４２のそれぞれが渦巻中心軸Ｘ２延伸方向に伸縮するバネとして機能する。その結果、両スクロール２、３間の中心軸Ｘ１（つまりＸ２）延伸方向について、実際のクリアランスと、目標のクリアランスとの間に誤差（製造誤差）が生じたとしても、その誤差をチップシール４０の渦巻中心軸Ｘ２延伸方向の伸縮代の範囲内で吸収することができる。したがって、クリアランスを精度よく初期設定する必要がない。

そして、チップシール４０は、図５に示すように、チップシール溝２ｃ、３ｃ内へ組付けられ且つ渦巻中心軸Ｘ２延伸方向の外力が負荷されない状態で、チップシール溝２ｃ、３ｃの底面２ｄ、３ｄに対向するチップシール底面４０ｂが渦巻延伸方向Ｗ一端から他端までの全体に亘って対応するチップシール溝２ｃ、３ｃ内に位置するように形成されている。つまり、チップシール４０は、前記距離Ｌがチップシール溝２ｃ、３ｃの溝深さＤより小さくなるように形成されている（Ｌ＜Ｄ）。言い換えると、チップシール４０は、底面２ｄ、３ｄに対向するそのチップシール底面４０ｂの全体がチップシール溝２ｃ、３ｃ内に位置するように、前記高さ位置を制約して形成されている。その結果、チップシール４０は、外力が負荷されない自由状態において、渦巻中心軸Ｘ２延伸方向の高さ位置が変化する形状で形成されているが、チップシール溝２ｃ、３ｃ内への組付け時に、そのチップシール底面４０ｂの全体を同時にチップシール溝２ｃ、３ｃ内に配置することができる。したがって、従来の平面的なチップシールと同様の手順で、チップシール４０をチップシール溝２ｃ、３ｃに組付けることができる。

この組付けについて、図７〜図９を参照して詳述する。
図７は、例えば、チップシール４０の前記距離Ｌをチップシール溝２ｃ、３ｃの深さＤよりも大きく製作したチップシール４０’の側面図である。図８は、図７に示すチップシール４０’のチップシール溝２ｃ、３ｃへの組付け状態を示した概念図であり、図９は図８に示すチップシール４０’の使用状態を示した概念図である。

図７に示すように、チップシール４０’（Ｌ＞Ｄ）は、本実施形態におけるチップシール４０（Ｌ＜Ｄ）よりもその高さ位置の変化量（つまり、距離Ｌ）を大きくして製作されている。このチップシール４０’をチップシール溝３ｃ（２ｃ）へ組付けた場合、図８に示すように、チップシール底面４０’ｂの一部（図では、ａ〜ｃ）のみがチップシール溝３ｃ（２ｃ）内に位置し、残りの部分（図では、ｄ〜ｈ）はチップシール溝３ｃ（２ｃ）内に位置せず自由な状態になっている。そして、図８の状態で、両スクロール２、３を噛み合わせるように組立てる必要がある。この組立て時に、チップシール４０’の当接端面４０ａが底板２ａ（３ａ）により押圧されてその距離Ｌが小さくなる。しかし、この組立て時において、作業者はチップシール４０’のうちの自由な状態になっている部分（前記残りの部分）が正常にチップシール溝３ｃ（２ｃ）内に組付けられているかを視認することはできない（又は困難）である。したがって、図９に示すように、例えば、チップシール４０’のチップシール底面４０’ｂ側のエッジがチップシール溝３ｃ（２ｃ）の先端面３ｅ（２ｅ）に当たった状態で両スクロール２、３が締結されてしまう場合が想定される。この場合、チップシール４０’の前記残りの部分（ｄ〜ｈ）は、図９に示すように、チップシール溝３ｃ（２ｃ）内に正常に組付けられない上、破損してしまう場合も想定される。さらに、図９の状態では、チップシール４０’の一部（ａ〜ｃ）では、当接端面４０ａと底板２ａ（３ａ）の間に隙間が生じることも想定される。つまり、Ｌ＞Ｄに設定してチップシールを製作すると、組付け不良、破損及びシール不良等の不具合が生じる可能性がある。
この点について、本実施形態に係るチップシール４０では、Ｌ＜Ｄに設定されているため、前述したように、チップシール溝２ｃ、３ｃ内への組付け時に、そのチップシール底面４０ｂの全体を同時にチップシール溝２ｃ、３ｃ内に配置することができる。そのため、この状態で、両スクロール２、３の組立を行い、図６に示したように、チップシール４０をチップシール溝３ｃ（２ｃ）内に正常に組付けた状態で使用状態とすることができる。つまり、上記組付け不良、破損及びシール不良等の不具合の発生を確実に防止することができる。

このようにして、チップシール４０の組付け作業性を低下させることなく、両スクロール２、３間の中心軸Ｘ１延伸方向のクリアランスについての管理精度を低減しつつスクロールユニット４の特定領域についてのシール性を向上させることが可能なスクロール型流体機械としてのスクロール型圧縮機１を提供することができる。

また、本実施形態では、チップシール４０は、チップシール溝２ｃ、３ｃ内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、チップシール底面４０ｂが渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向かうにしたがってチップシール溝２ｃ、３ｃの底面２ｄ、３ｄから離れるつる巻状に巻回される。これにより、スクロールユニット４の中央部（図４ではｈ側）、つまり、高圧領域における作動室５のシール性を向上させる場合に好適なチップシール４０を用いたシール構造を容易に構築することができる。

なお、本実施形態では、チップシール４０は、チップシール底面４０ｂが渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向うにしたがってチップシール溝２ｃ、３ｃの底面２ｄ、３ｄから離れるつる巻状に巻回される場合で説明したが、これに限らない。
例えば、可動側チップシール４１の一例に挙げて示した図１０及び図１１に示すように、チップシール４０は、チップシール溝２ｃ、３ｃ内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、チップシール底面４０ｂが渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向かうにしたがってチップシール溝２ｃ、３ｃの底面２ｄ、３ｄに近づくつる巻状に巻回されるようにしてもよい。この図１０及び図１１に示した変形例１の場合、図１２に示すように、スクロールユニット４の外周部（ａ側）、つまり、低圧領域における作動室５のシール性をチップシール４０により向上させることができる。これにより、低速回転域における圧縮能力を向上させる場合に好適なチップシール４０を用いたシール構造を容易に構築することができる。

また、本実施形態及び上記変形例１では、チップシール４０は、渦巻延伸方向外端部Ｗ１側から中央部Ｗ２側に向って一方向に上昇（図４及び図５）又は下降（図１０及び図１１）するつる巻状に形成されるものとしたが、これに限らず、上昇傾向から下降傾向に変化する変化点を有するようにしてもよい。詳しくは、例えば、可動側チップシール４１の一例を挙げて示した図１３及び図１４に示すように、チップシール４０は、チップシール溝２ｃ、３ｃ内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、渦巻延伸方向Ｗについての所定位置（図ではｄとｅの間の所定位置）において、チップシール底面４０ｂがチップシール溝２ｃ、３ｃの底面２ｄ、３ｄに近づく傾向から離れる傾向に変化する変化点を有するように巻回されてもよい。この図１３及び図１４に示した変形例２の場合、図１５に示すように、スクロールユニット４の外周部（ａ側）及び中央部（ｈ側）、つまり、低圧領域と高圧領域の作動室５のシール性を向上させることができる。これにより、高圧領域のシール性を高めつつ、低速回転域における圧縮能力を向上させることが可能なチップシール４０を用いたシール構造を容易に構築することができる。また、この変形例２の場合、チップシール４０の前記変化点において、チップシール底面４０ｂが、チップシール溝２ｃ、３ｃの底面２ｄ、３ｄに近づく傾向から離れる傾向に変化するように形成する場合に限らず、チップシール溝２ｃ、３ｃの底面２ｄ、３ｄから離れる傾向から近づく傾向に変化するように形成してもよい。また、前記変化点は、渦巻延伸方向Ｗに離間した複数個所設けてもよい。

また、本実施形態及び上記変形例１では、チップシール溝２ｃ、３ｃは、両スクロール２、３のラップ２ｂ、３ｂの先端部にそれぞれ形成されるものとしたが、これに限らず、両スクロール２、３のラップ２ｂ、３ｂの少なくとも一方に形成されていればよい。つまり、両スクロール２、３のうちの少なくとも一方のラップ２ｂ、３ｂの先端部に形成されるチップシール溝２ｃ、３ｃ内にチップシール４０を配置すればよい。また、本実施形態のように、両スクロール２、３のチップシール溝２ｃ、３ｃにそれぞチップシールを配置する場合、一方のチップシールについてのみ本実施形態に係るチップシール４０を採用し、他方にチップシールについては従来と同様の平板状のチップシールを採用してもよい。

また、本実施形態では、スクロール型流体機械１は圧縮機に適用した場合で説明したが、これに限らず、膨張機に適用することもできる。

以上、本発明の好ましい実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上記実施形態及び変形例に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更に種々の変形及び変更が可能である。

１ スクロール型圧縮機（スクロール型流体機械）
２ 固定スクロール
２ａ 底板
２ｂ ラップ
２ｃ チップシール溝（溝）
３ 可動スクロール
３ａ 底板
３ｂ ラップ
３ｃ チップシール溝（溝）
４ スクロールユニット
５ 作動室（密閉空間）
４０ チップシール
４０ｂ チップシール底面
４１ 可動側チップシール
４２ 固定側チップシール
Ｘ２ 渦巻中心軸
Ｗ 渦巻延伸方向
Ｗ１ 渦巻延伸方向外端部
Ｗ２ 渦巻延伸方向中央部

Claims (7)

1. 底板と該底板に立設される渦巻状のラップとをそれぞれ有し互いに噛み合わされる固定スクロール及び可動スクロールを備え、両スクロールのうちの少なくとも一方の前記ラップの先端部に形成される溝内に平面視で渦巻状のチップシールを配置することにより、両スクロールの前記ラップ間に作動流体の作動室を区画するスクロール型流体機械であって、
   前記チップシールは、
   その渦巻中心軸延伸方向についての高さ位置が渦巻延伸方向一端側から他端側に向って連続的に変化した形状を有し、
   前記渦巻中心軸延伸方向の外力が負荷された場合、前記渦巻中心軸延伸方向に伸縮し、
   前記溝内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、前記溝の底面に対向するチップシール底面が前記渦巻延伸方向一端から他端までの全体に亘って前記溝内に位置するように形成されている、スクロール型流体機械。
2. 前記チップシールは、前記溝内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、前記チップシール底面が前記渦巻延伸方向外端部側から中央部側に向かうにしたがって前記溝の底面から離れるつる巻状に巻回される、請求項１に記載のスクロール型流体機械。
3. 前記チップシールは、前記溝内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、前記チップシール底面が前記渦巻延伸方向外端部側から中央部側に向かうにしたがって前記溝の底面に近づくつる巻状に巻回される、請求項１に記載のスクロール型流体機械。
4. 前記チップシールは、前記溝内へ組付けられ且つ前記外力が負荷されない状態で、前記渦巻延伸方向についての所定位置において、前記チップシール底面が前記溝の底面から離れる傾向から近づく傾向に、又は、前記溝の底面に近づく傾向から離れる傾向に変化する変化点を有するように巻回される、請求項１に記載のスクロール型流体機械。
5. 前記固定スクロール及び前記可動スクロールを有するスクロールユニットは、前記作動流体を前記作動室により圧縮して吐出する、請求項１〜４のいずれか一つに記載のスクロール型流体機械。
6. 前記固定スクロール及び前記可動スクロールを有するスクロールユニットは、前記作動流体を前記作動室により膨張させて吐出する、請求項１〜４のいずれか一つに記載のスクロール型流体機械。
7. 前記溝は、前記両スクロールの前記ラップの先端部にそれぞれ形成され、
   前記チップシールは、前記ラップのそれぞれに配置される、請求項１〜６のいずれか一つに記載のスクロール型流体機械。