WO2011019021A1 - スクロール型流体機械 - Google Patents

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WO2011019021A1
WO2011019021A1 PCT/JP2010/063498 JP2010063498W WO2011019021A1 WO 2011019021 A1 WO2011019021 A1 WO 2011019021A1 JP 2010063498 W JP2010063498 W JP 2010063498W WO 2011019021 A1 WO2011019021 A1 WO 2011019021A1
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WO
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scroll
communication
wrap
movable
central
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/063498
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English (en)
French (fr)
Inventor
哲也 高部
尚史 大谷
Original Assignee
サンデン株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to EP10808204.1A priority patent/EP2466068A4/en
Priority to US13/390,268 priority patent/US20120148434A1/en
Priority to AU2010283239A priority patent/AU2010283239A1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/0207—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F01C1/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
    • F01C11/004—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle and of complementary function, e.g. internal combustion engine with supercharger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/18—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet

Definitions

  • the present invention relates to a scroll type fluid machine.
  • This type of scroll type fluid machine includes a scroll unit, and the scroll unit is composed of fixed and movable scrolls each having a spiral wrap opposed to each base surface of each substrate. Then, the movable scroll is revolved to form a working chamber for refrigerant as a working fluid of the fluid machine between the laps of the fixed and movable scrolls.
  • this fluid machine is used as an expander, a suction hole is formed through the central portion of the fixed scroll substrate, and a refrigerant is supplied from the refrigerant circuit outside the scroll unit to the expansion chamber as a refrigerant working chamber. Inhale.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a scroll type fluid machine that can improve the performance of the scroll unit while ensuring the reliability of the scroll unit.
  • the scroll type fluid machine according to claim 1 is composed of a fixed scroll and a movable scroll each having a spiral wrap opposed to each base surface of each substrate.
  • a movable scroll is revolved around the center to form a working chamber for working fluid between the wraps of the fixed and movable scrolls, and the working chamber and the scroll are formed through the central portion of the fixed scroll substrate.
  • a first working chamber defined by a communication hole for communicating with the outside of the unit, an outer wall of a central tip portion of the fixed scroll wrap and an inner wall of a central tip portion of the movable scroll wrap, and a central tip portion of the fixed scroll wrap
  • the second working chamber defined by the inner wall of the movable scroll and the outer wall of the central tip of the movable scroll wrap, and the communication hole
  • the first and second working chambers communicate with the communication hole, and the central tip portions of the fixed and movable scroll lap are brought into contact with each other.
  • a communication passage for blocking communication between the first and second working chambers and the communication hole.
  • the communication path is a communication groove that is recessed in the base surface of the fixed scroll to reach the communication hole, and the communication groove is a revolving orbiting motion of the movable scroll. Accordingly, when at least a part of the communication hole is blocked by the central tip of the movable scroll wrap, at least a part of the communication groove is opened to the first and second working chambers, and the fixed and movable scroll wraps are opened. When the central tip portions are brought into contact with each other, the entire communication groove is formed in a range covered by the wrap of the movable scroll.
  • the communication groove has a first working chamber and a second working chamber when at least a part of the communication hole is closed by the central tip of the wrap of the movable scroll. It is characterized by communicating with.
  • the communication groove comprises a first working chamber, a communication hole, and a communication hole when at least a part of the communication hole is closed by the central tip of the wrap of the movable scroll.
  • the first communication groove is configured to communicate with the second working chamber and the second communication groove is configured to communicate with the communication hole.
  • the communication groove when the communication groove is at least partially closed by the central tip of the movable scroll wrap, It is characterized in that the open areas of the communication grooves are formed in a range that is substantially the same.
  • the scroll unit has a symmetric scroll structure.
  • the invention described in claim 7 is characterized in that, in claim 2, the communication groove has a groove width smaller than the width of the central tip of the wrap of the movable scroll.
  • the invention described in claim 8 is characterized in that in claim 1, the expander has an operation chamber as an expansion chamber.
  • the communication passage is provided, at least a part of the communication hole is closed by the central tip of the movable scroll wrap as the movable scroll revolves.
  • the flow path of the working fluid between the first and second working chambers and the communication hole can be enlarged, a decrease in the amount of working fluid flowing between the working chamber and the outside of the scroll unit is prevented. be able to.
  • the communication between the first and second working chambers and the communication hole can be blocked.
  • a working chamber that is completely blocked from the first and second working chambers can be formed in the central portion where the hole is opened. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the amount of working fluid flowing between the working chamber and the outside of the scroll unit while preventing leakage of the working fluid from the working chamber. A drop can be prevented, and the performance of the scroll unit can be improved while ensuring the reliability of the scroll unit.
  • the communication path is a communication groove that is recessed in the base surface of the fixed scroll to reach the communication hole, and the communication groove is the revolution of the movable scroll.
  • the communication groove communicates between the first working chamber and the second working chamber when at least a part of the communication hole is closed by the central tip of the wrap of the movable scroll.
  • the communication groove allows the first working chamber and the communication hole to communicate with each other when at least a part of the communication hole is blocked by the central front end portion of the wrap of the movable scroll.
  • the first communication groove includes a second communication groove that communicates the second working chamber and the communication hole.
  • the communication groove is connected to the first and second working chambers when at least a part of the communication hole is closed by the central tip of the wrap of the movable scroll.
  • the scroll unit has a symmetrical scroll structure
  • the working fluid can smoothly flow between the working chamber and the outside of the scroll unit.
  • the imbalance between the working chambers at the time is corrected, and flapping of the movable scroll with respect to the fixed scroll can be surely prevented. Therefore, it is possible to improve the performance of the scroll unit while ensuring the reliability of the scroll unit.
  • the communication groove has a groove width smaller than the width of the center tip portion of the movable scroll wrap, so that the center of the movable wrap is rotated along with the orbital revolving motion.
  • the tip portion is prevented from being caught in the communication groove, and the performance of the scroll unit can be improved more reliably while ensuring the reliability of the scroll unit.
  • the scroll type fluid machine is an expander having the working chamber as an expansion chamber, so that the expansion efficiency of the working fluid in the scroll unit can be improved.
  • FIG. 3A is a plan view showing a central portion of only the fixed scroll of the expansion side scroll unit of FIG. 2
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the AA cross section of FIG.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a scroll type fluid machine 1.
  • the fluid machine 1 is, for example, a vertically installed compressor-integrated expander, and is inserted in a refrigeration cycle (not shown) such as a heat pump in which a supercritical carbon dioxide refrigerant circulates. It is incorporated in a machine and a heat pump type hot water heater. In this refrigeration cycle, the expansion energy of the refrigerant is converted into power by an expander 4 described later, and the compressor 2 is driven.
  • a refrigeration cycle such as a heat pump in which a supercritical carbon dioxide refrigerant circulates. It is incorporated in a machine and a heat pump type hot water heater.
  • the expansion energy of the refrigerant is converted into power by an expander 4 described later, and the compressor 2 is driven.
  • the fluid machine 1 includes a housing 6, and a drive shaft 8 that drives the fluid machine 1 is extended in the housing 6 with its longitudinal direction arranged in the vertical direction.
  • the drive shaft 8 is configured by connecting an upper shaft portion 8a and a lower shaft portion 8b, and an upper eccentric shaft portion 10a that is eccentric from the axis of the drive shaft 8 is integrally formed at the upper end of the upper shaft portion 8a.
  • a compression-side scroll unit (scroll unit) 14 is connected to the upper eccentric shaft portion 10 a via a bearing portion 12.
  • a lower eccentric shaft portion 10b that is eccentric from the axis of the drive shaft 4 is integrally formed at the lower end of the lower shaft portion 8b, and the lower eccentric shaft portion 10b is connected to the expansion side via a bearing portion 16.
  • a scroll unit (scroll unit) 18 is connected.
  • the housing 6 includes a center shell 20 that forms a cylindrical body of the fluid machine 1, a cap-like top shell 22 that covers the upper part of the fluid machine 1, and a cap-like bottom shell 24 that covers the lower part of the fluid machine 1. ing.
  • a balance weight 34 is supported and fixed to the lower shaft portion 8b, and the balance weight 34 rotates with the rotation of the drive shaft 8 in a space 36 between the upper frame 28 and the lower frame 32 inside the center shell 20. Is done.
  • the housing 6 is sealed by the shells 20, 22, and 24, and the pressure of the refrigerant as the working fluid of the fluid machine 1 taken in from the external circuit is applied to the inside of the housing 6.
  • the bottom shell 24 is connected to a suction pipe 38 that sucks the refrigerant taken in from an external circuit.
  • a suction chamber 40 is formed inside the bottom shell 24, and the suction pipe 38 opens to the suction chamber 40. Has been.
  • the expander 4 includes a movable scroll 42 and a fixed scroll 44, and spiral wraps 46 and 48 each having a predetermined involute curve are formed on the base surfaces 42 b and 44 b of the respective substrates 42 a and 44 a of the scrolls 42 and 44.
  • the movable scroll 42 is supported by the pedestal portion of the lower frame 32 so as to be capable of revolving and revolving, and a boss portion 50 projects from a back surface 42c opposite to the base surface 42b.
  • the eccentric shaft portion 10b is connected.
  • the fixed scroll 44 is fixed inside the center shell 20, and a suction hole (communication hole) 52 is formed through the central portion of the substrate 44 a of the fixed scroll 44.
  • the suction hole 52 is opened to the suction chamber 40. Yes.
  • a refrigerant discharge chamber 54 is formed inside the outer periphery of the fixed scroll 44, and a discharge pipe 56 that discharges the refrigerant that has passed through the expansion side scroll unit 18 to the outside of the housing 6 is connected to the discharge chamber 54.
  • the refrigerant sucked from the suction pipe 38 is taken into the expansion side scroll unit 18 through the suction chamber 40 and the suction hole 52,
  • the movable and fixed scrolls 42 and 44 cooperate with each other to be expanded in an expansion chamber formed between the wraps 46 and 48 of the scrolls 42 and 44.
  • the volume of the expansion chamber is increased while moving toward the outer peripheral side of each of the scrolls 42 and 44, and accordingly, the movable scroll 42 is revolved around the axis of the fixed scroll 44.
  • the drive shaft 8 is rotationally driven in accordance with the revolving orbiting motion of the movable scroll 42, and the refrigerant used for the revolving orbiting motion of the movable scroll 42 and thus generating the driving force of the driving shaft 8 passes through the discharge chamber 54 through the discharge pipe 56. It is sent to an external circuit outside the housing 6.
  • the compressor 2 includes a movable scroll 58 and a fixed scroll 60, and a spiral wrap 62 having a predetermined involute curve is formed on the base surfaces 58 b and 60 b of the substrates 58 a and 60 a of the scrolls 58 and 60. 64 are erected in opposition.
  • the movable scroll 58 is supported by the pedestal portion of the upper frame 28 so as to be capable of revolving and revolving, and a boss portion 66 projects from a back surface 58c opposite to the base surface 58b.
  • the boss portion 66 has an upper eccentric shaft.
  • the part 10a is connected.
  • a discharge pipe 68 Connected to the top shell 22 is a discharge pipe 68 for discharging the refrigerant that has passed through the compression-side scroll unit 14 to the outside of the housing 6, and the discharge pipe 68 is opened to a discharge chamber 70 formed inside the top shell 22. .
  • the fixed scroll 60 is fixed to the inside of the center shell 20, and a discharge hole (communication hole) 72 opened to the discharge chamber 70 is formed through the central portion of the substrate 60 a of the fixed scroll 60.
  • a suction chamber 74 is formed inside, and a suction pipe 76 is connected to the suction chamber 74.
  • the refrigerant sucked from the suction pipe 76 is taken into the compression side scroll unit 14 through the suction chamber 74, and is movable and fixed scroll. 58 and 60 are compressed in a compression chamber formed between the wraps 62 and 64 of the scrolls 58 and 60 by cooperating with each other.
  • the volume of the compression chamber moves while the movable scroll 58 revolves around the axis of the fixed scroll 60 by the rotation of the drive shaft 8 via the boss portion 66, and moves toward the center of each scroll 58, 60. Is reduced.
  • the refrigerant whose pressure has been increased with the decrease in the volume of the compression chamber passes through the discharge hole 72 and the discharge chamber 70 and is sent to an external circuit outside the housing 6 through the discharge pipe 68.
  • the driving side expansion side scroll unit 18 is driven by the pressure of the refrigerant, and the driven side compression side scroll unit 14 is driven by this power.
  • the space 36 is formed with a lubricating oil chamber 78 in which lubricating oil for lubricating the expansion side and compression side scroll units 18 and 14 is stored.
  • an oil passage 80 that opens at the upper end of the upper shaft portion 8a is formed along the axial direction of the drive shaft 8
  • an oil passage 82 that opens at the lower end of the lower shaft portion 8b is formed along the axial direction of the drive shaft 8
  • the oil passages 80 and 82 communicate with the lubricating oil chamber 78 through an oil supply hole (not shown) drilled along the radial direction of the drive shaft 8.
  • the lubricating oil stored in the lubricating oil chamber 78 is discharged from the upper end and the lower end of the drive shaft 8 through the oil passages 80 and 82 from the oil supply holes, as indicated by dotted arrows in FIG. 16, the bearings 26 and 30 are lubricated, while the upper frame 28 and the rear surface 58c of the movable scroll 58 are formed, and the lower frame 32 and the rear surface 42c of the movable scroll 42 are formed.
  • Lubrication oil back pressure chambers 84 and 86 lubricate the sliding portions of the scroll units 14 and 18.
  • the movable scrolls 42 and 58 are pressed and urged against the fixed scrolls 44 and 60 by the pressures of the back pressure chambers 84 and 86, respectively, whereby the movable scrolls 42 and 58 against the fixed scrolls 44 and 60 are pressed. Smooth revolving motion is possible.
  • the upper frame 28 is provided with an oil passage 88 extending from the back pressure chamber 84 to the space 36
  • the lower frame 32 is provided with an oil passage 90 extending from the space 36 to the back pressure chamber 86.
  • An oil guide pipe 92 is connected to the opening on the space 36 side of each oil passage 88, 90, and the oil guide pipe 92 is disposed in an airtight manner with the lubricating oil chamber 78 in the space 36.
  • a back pressure adjusting mechanism 94 for the back pressure chamber 86 is provided in the middle of the oil passage 90, and the oil passage 90 is also used as a pressure release passage for releasing excessive high pressure in the back pressure chamber 86 into the pressure guiding pipe 92.
  • the lubricating oil used for the expansion side scroll unit 18 side lubrication and the formation of the back pressure chamber 86 is transferred to the back pressure chamber 84 via the oil guide pipe 92 as indicated by the dotted line arrow in FIG. Is supplied and contributes to the formation of the back pressure chamber 84.
  • Lubricating oil that has contributed to the formation of the back pressure chamber 84 is supplied to the suction chamber 74 through a pressure adjusting mechanism (not shown) that connects the back pressure chamber 84 and the suction chamber 74, and after lubricating the compression scroll unit 14, The liquid is delivered to an external circuit outside the housing 6 via the discharge pipe 68 through the discharge hole 72 and the discharge chamber 70.
  • FIG 2, 4 and 5 are plan views of the central portion of the expansion side scroll unit 18 according to the first embodiment as viewed from the movable scroll 42 side.
  • a first expansion chamber (first working chamber) defined by an outer wall 98a of the central tip portion 98 of the wrap 48 of the fixed scroll 44 and an inner wall 96b of the central tip portion 96 of the wrap 46 of the movable scroll 42 is shown.
  • a second expansion chamber (second working chamber) 102 defined by an inner wall 98b of the central tip 98 of the wrap 48 of the fixed scroll 44 and an outer wall 96a of the central tip 96 of the wrap 46 of the movable scroll 42. It is shown.
  • a central expansion chamber (working chamber) 104 that is completely cut off from the first and second working chambers 100 and 102 is formed at a position where the suction hole 52 is opened along with the revolving orbiting motion of the movable scroll 42.
  • a part of the outer edge of the communication groove 106 extends along the inner wall 98 b and straddles the outer edge of the communication groove 106 across the suction hole 52.
  • the planar shape of the entire communication groove 106 when connected to the phantom line 108 indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3A is substantially S-shaped including at least a part of the suction hole 52.
  • an annular step 52a is formed at the opening edge of the suction hole 52.
  • the groove bottom surface 106a of the communication groove 106 is formed in a range from the base surface 44b to the step portion 52a, and the communication groove 106 is communicated with the suction hole 52 through the step portion 52a.
  • the communication groove 106 By forming the communication groove 106 in such a shape and range, at least a part of the suction hole 52 is at the center front end of the lap 46 of the movable scroll 42 immediately before the refrigerant intake is completed, in which the central expansion chamber 104 is formed.
  • the portion 96 When closed by the portion 96, at least a part of the communication groove 106 is opened to the first and second expansion chambers 100 and 102, and as shown by a solid line in FIG. A refrigerant path larger than the gaps G1 and G2 between 96 and 98 is formed, and the refrigerant flows into the first and second expansion chambers 100 and 102 from the suction hole 52 through the refrigerant path.
  • the first expansion chamber 100 and the second expansion chamber 102 are communicated with each other via the communication groove 106, and the refrigerant flows between the first and second expansion chambers 100 and 102. Further, at this time, the shape and range of the communication groove 106 are set in advance so that the opening areas of the communication grooves 106 with respect to the first and second expansion chambers 100 and 102 are substantially the same.
  • FIG. 4 shows a state in which the revolving turning of the movable scroll 42 further proceeds from the state of FIG. 2, the central expansion chamber 104 is formed, and the refrigerant intake is completed.
  • the communication groove 106 is formed when the central expansion chamber 104 is formed, and the central tip portions 98 and 96 of the wraps 48 and 46 of the fixed and movable scrolls 44 and 42 are brought into contact with each other. In this case, the entire communication groove 106 is formed over a range covered by the wrap 46 of the movable scroll 42.
  • FIG. 5 shows a state after the revolution of the movable scroll 42 further proceeds from the state of FIG. 4 and the central expansion chamber 104 is formed.
  • the communication groove 106 is not only before and during the formation of the central expansion chamber 104, but also after the formation of the central expansion chamber 104, the revolving orbiting motion of the movable scroll 42 and the first and second expansions.
  • the expansion chambers including the chambers 100 and 102 are formed over a range that does not hinder the formation.
  • the communication groove 106 is formed over a range in which the groove width is smaller than the width of the central front end portion 96 of the wrap 46 of the movable scroll 42.
  • the communication groove 106 by having the communication groove 106, at least a part of the suction hole 52 is closed by the central front end portion 96 of the wrap 46 of the movable scroll 42 along with the revolution turning motion of the movable scroll 42.
  • the refrigerant flow path between the first and second expansion chambers 100, 102 and the suction hole 52 can be expanded, so that the expansion It is possible to prevent a decrease in the amount of refrigerant flowing between the chamber and the outside of the expansion side scroll unit 18, that is, the amount of refrigerant taken into the expansion side scroll unit 18.
  • the first and second expansion chambers 100 and 102 The communication with the suction hole 52 can be blocked, and a central expansion chamber 104 that is completely blocked from the first and second expansion chambers 100 and 102 can be formed in the central portion where the suction hole 52 opens. Accordingly, it is possible to prevent the refrigerant from flowing into the expansion side scroll unit 18 while preventing the refrigerant from leaking from the central expansion chamber 104, so that the expansion efficiency of the refrigerant in the expansion side scroll unit 18 is reduced. Therefore, the reliability of the expansion side scroll unit 18 can be secured and the performance can be improved.
  • the communication groove 106 is recessed in the base surface 44b of the fixed scroll 44 in a range reaching the suction hole 52, the durability of the expansion side scroll unit 18 is impaired by processing the wrap 46 of the movable scroll 42. Therefore, the performance of the expansion scroll unit 18 can be improved while the reliability of the expansion scroll unit 18 is ensured with a simple configuration in which a groove is provided in the fixed scroll 44.
  • the communication groove 106 communicates the first expansion chamber 100 and the second expansion chamber 102 immediately before the formation of the central expansion chamber 104, that is, immediately before the end of refrigerant intake, thereby allowing the first expansion chamber 100 and the second expansion chamber 102 to communicate with each other. Since the pressure in the expansion chamber 102 can be equalized, the refrigerant can be taken into the expansion side scroll unit 18 more smoothly, and the expansion efficiency of the refrigerant in the expansion side scroll unit 18 can be further improved.
  • the communication groove 106 is formed in a range in which the opening areas of the communication grooves 106 with respect to the first and second expansion chambers 100 and 102 are substantially the same immediately before the formation of the central expansion chamber 104, that is, immediately before the end of refrigerant intake. Is done. As a result, almost the same amount of refrigerant can be taken into the first expansion chamber 100 and the second expansion chamber 102 immediately before the formation of the central expansion chamber 104, that is, immediately before the end of refrigerant intake, so The refrigerant can be taken in more smoothly, and the expansion efficiency of the refrigerant in the expansion-side scroll unit 18 can be further improved.
  • the communication groove 106 has a groove width smaller than the width of the central tip portion 96 of the wrap 46 of the movable scroll 42, so that the central tip portion 96 of the wrap 46 communicates with the revolution turning motion of the movable scroll 42. It is prevented from being caught in the groove 106, and the performance can be improved while ensuring the reliability of the expansion side scroll unit 18 more reliably.
  • FIG. 6 to 8 are plan views of the central portion of the expansion side scroll unit 18 according to the second embodiment as viewed from the movable scroll 42 side.
  • symbol is attached
  • FIG. 6 shows a state immediately before the formation of the central expansion chamber 104, that is, immediately before the end of refrigerant intake, in accordance with the revolving orbiting motion of the movable scroll 42.
  • the communication groove of the present embodiment includes a first communication groove (communication path, communication groove) 110 that communicates the first expansion chamber 100 and the suction hole 52, and a second expansion chamber 102 and the suction channel.
  • a second communication groove (communication path, communication groove) 112 that communicates with the hole 52 is formed.
  • the first communication groove 110 is extended from the suction hole 52 toward the first expansion chamber 100 in a long groove shape within a curved line substantially along the revolution turning trajectory of the movable scroll 42.
  • the second communication groove 112 is extended from the suction hole 52 toward the second expansion chamber 102 in the shape of a substantially straight line within the revolution turning trajectory of the movable scroll 42.
  • first and second communication grooves 110 and 112 By forming the first and second communication grooves 110 and 112 in such a shape and range, at least a part of the suction hole 52 immediately before the central expansion chamber 104 is formed, that is, immediately before the end of refrigerant intake. Is closed by the central tip 96 of the wrap 46 of the movable scroll 42, the first communication groove 110 is communicated with the first expansion chamber 100, the second communication groove 112 is communicated with the second expansion chamber 102, The first expansion chamber 100 and the second expansion chamber 102 communicate with each other through a slight gap.
  • first and second communication grooves 110 and 112 have substantially the same opening area of the first communication groove 110 with respect to the first expansion chamber 100 and the opening area of the second communication groove 112 with respect to the second expansion chamber 102. Opened to be the same.
  • FIG. 7 shows a state in which the revolving turning of the movable scroll 42 further proceeds from the state of FIG. 6 and the central expansion chamber 104 is formed, that is, a state in which refrigerant intake is completed.
  • the first and second communication grooves 110 and 112 are in contact with the central tip portions 98 and 96 of the wraps 48 and 46 of the fixed and movable scrolls 44 and 42 so that the central expansion chamber 104 is formed.
  • all of the first and second communication grooves 110 and 112 are formed over a range covered by the wrap 96 of the movable scroll 42.
  • FIG. 8 shows a state after the revolution of the movable scroll 42 further proceeds from the state of FIG. 7 and the central expansion chamber 104 is formed.
  • the first and second communication grooves 110 and 112 are not only before and during the formation of the central expansion chamber 104, but also after the central expansion chamber 104 is formed.
  • the expansion chamber is formed over a range that does not hinder the formation.
  • the first and second communication grooves 110 and 112 are formed over a range where the width of each of these grooves is smaller than the width of the central front end portion 96 of the wrap 46 of the movable scroll 42.
  • the communication groove is immediately before the formation of the central expansion chamber 104. That is, it can be formed in the ranges opened to the first and second working chambers until the moment immediately before the end of refrigerant intake.
  • FIG. 9 shows a plan view of the central portion of the expansion-side scroll unit 18 according to the modification of the second embodiment of the present invention as viewed from the movable scroll 42 side when the central expansion chamber 104 is formed.
  • the end portion 110a of the first communication groove 110 on the first expansion chamber 100 side is made asymptotic toward the outer wall 98a of the central front end portion 98 of the fixed scroll 44, while the second communication groove 112
  • the distal end portion 112a on the second expansion chamber 102 side is formed asymptotically toward the inner wall 98b of the central front end portion 98 of the fixed scroll 44.
  • the first communication groove 110 is kept open to the first expansion chamber 100 and the second communication groove 112 is set to the second until the moment immediately before the formation of the central expansion chamber 104. It is possible to keep the expansion chamber 102 open. Therefore, the refrigerant can be taken into the expansion side scroll unit 18 more smoothly, and the expansion efficiency of the refrigerant in the expansion side scroll unit 18 can be further improved.
  • the communication groove is formed in the base surface 44b of the fixed scroll 44.
  • the present invention is not limited to this.
  • a communication path may be formed in the substrate 42a.
  • the expansion efficiency of the refrigerant in the expansion side scroll unit 18 can be improved.
  • each communication groove in each of the above embodiments is not limited to these shapes.
  • the outer edge of the communication groove may be formed by a polygonal line.
  • the scroll structure of the expansion side scroll unit 18 is not mentioned.
  • the expansion side scroll unit 18 has a symmetric scroll structure, the refrigerant can be smoothly taken into the expansion side scroll unit 18. Therefore, the imbalance between the expansion chambers at the start of the operation of the expansion side scroll unit 18 is corrected, and flapping of the movable scroll 42 with respect to the fixed scroll 44 can be reliably prevented. Therefore, it is possible to improve the performance of the expansion side scroll unit 18 while ensuring the reliability of the expansion side scroll unit 18 more reliably.
  • the communication groove is formed on the base surface 44b of the fixed scroll 44 of the expansion side scroll unit 18, but this is not limiting, and the base surface 60b of the fixed scroll 60 of the compression side scroll unit 14 is not limited thereto.
  • the refrigerant discharge amount from the compression side scroll unit 14 can be prevented from decreasing while preventing the refrigerant from leaking from the central compression chamber. Decrease in the compression efficiency of the refrigerant can be prevented, and the performance can be improved while ensuring the reliability of the compression scroll unit 14.

Abstract

【課題】スクロールユニットの信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができるスクロール型流体機械を提供する。 【解決手段】固定スクロール(44,60)のラップ(48,64)の中央先端部(98)と可動スクロール(42,58)のラップ(46,62)の中央先端部(96)とで区画される第１作動室(100)及び第２作動室(102)と、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、連通孔(52,72)の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第１及び第２作動室と連通孔とを連通させ、固定及び可動スクロールのラップの中央先端部同士が当接されるときに、第１及び第２作動室と連通孔との連通を遮断させる連通路(106,119,112)とを備える。

Description

スクロール型流体機械
　本発明はスクロール型流体機械に関する。
　この種のスクロール型流体機械はスクロールユニットを備え、スクロールユニットは、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立設された固定及び可動スクロールからなり、固定スクロールの軸心周りに可動スクロールが公転旋回運動されて固定及び可動スクロールの各ラップ間に流体機械の作動流体としての冷媒の作動室を形成する。この流体機械を膨張機として使用する場合には、固定スクロールの基板の中央部に吸入孔が貫通して形成され、吸入孔にスクロールユニット外の冷媒回路から冷媒の作動室としての膨張室に冷媒を吸入させる。
　そして、特許文献１には、冷媒の膨張開始時における作動室間のアンバランスを是正して効率の良い膨張作動をスクロールユニットに行なわせるために、旋回スクロール（可動スクロール）の歯部（ラップ）の中央先端部に凹部を形成し、導入口（吸入孔）が第１作動室に開口しているときには、第２作動室と導入口とを凹部が連通させ、第１作動室と導入口とが遮断されたときには、同一のタイミングで凹部が第２作動室から遮断される技術が開示されている。
特開２００６－２４２１３３号公報
　しかしながら、上記従来技術の場合には、可動スクロールのラップの中央先端部に凹部が形成されるため、当該ラップは強度が低下し、可動スクロールの公転旋回運動に伴い破損するおそれがある。
　また、上記従来技術の場合には、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、吸入孔の少なくとも一部が当該ラップの中央先端部により閉塞されるため、スクロールユニットへの取り込み冷媒量が減少し、スクロールユニットにおける冷媒の膨張効率が低下するとの問題があり、スクロールユニットにおける冷媒の作動効率の向上には依然として課題が残されている。
　本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、スクロールユニットの信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができるスクロール型流体機械を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するべく、請求項１記載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立設された固定及び可動スクロールからなり、固定スクロールの軸心周りに可動スクロールが公転旋回運動されて固定及び可動スクロールの各ラップ間に作動流体の作動室を形成するスクロールユニットと、固定スクロールの基板の中央部を貫通して形成され、作動室とスクロールユニット外とを連通させる連通孔と、固定スクロールのラップの中央先端部の外壁と可動スクロールのラップの中央先端部の内壁とで区画される第１作動室と、固定スクロールのラップの中央先端部の内壁と可動スクロールのラップの中央先端部の外壁とで区画される第２作動室と、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第１及び第２作動室と連通孔とを連通させ、固定及び可動スクロールのラップの中央先端部同士が当接されるときに、第１及び第２作動室と連通孔との連通を遮断させる連通路とを備えることを特徴としている。
　また、請求項２記載の発明では、請求項１において、連通路は、固定スクロールの基面に連通孔に至る範囲で凹設される連通溝であり、連通溝は、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、連通溝の少なくとも一部が第１及び第２作動室に開口され、固定及び可動スクロールのラップの中央先端部同士が当接されるときに、連通溝の全部が可動スクロールのラップによって隠覆される範囲に形成されることを特徴としている。
　更に、請求項３記載の発明では、請求項２において、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第１作動室と第２作動室とを連通させることを特徴としている。
　更にまた、請求項４記載の発明では、請求項２において、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第１作動室と連通孔とを連通させる第１連通溝と、第２作動室と連通孔とを連通させる第２連通溝とからなることを特徴としている。
　また、請求項５記載の発明では、請求項２において、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第１及び第２作動室に対するそれぞれの連通溝の開口面積が略同一になる範囲に形成されることを特徴としている。
　更に、請求項６記載の発明では、請求項３乃至５の何れかにおいて、スクロールユニットは対称スクロール構造をなすことを特徴としている。
　更にまた、請求項７記載の発明では、請求項２において、連通溝は、可動スクロールのラップの中央先端部の幅よりは小さい溝幅を有することを特徴としている。
　また、請求項８記載の発明では、請求項１において、作動室を膨張室とした膨張機であることを特徴としている。
　請求項１記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、連通路を有することにより、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部により閉塞されても、第１及び第２作動室と連通孔との間の作動流体の流路を拡大することができるため、作動室とスクロールユニット外との間で流通する作動流体量の減少を防止することができる。
　また、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、固定及び可動スクロールのラップの中央先端部同士が当接されても、第１及び第２作動室と連通孔との連通を遮断させることができ、連通孔が開口する中央部に第１及び第２作動室とは完全に遮断された作動室を形成することができる。従って、当該作動室からの作動流体の漏洩を防止しつつ、作動室とスクロールユニット外との間で流通する作動流体量の減少を防止することができるため、スクロールユニットにおける作動流体の作動効率の低下を防止することができ、スクロールユニットの信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
　また、請求項２記載の発明によれば、具体的には、連通路は、固定スクロールの基面に連通孔に至る範囲で凹設される連通溝であり、連通溝は、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、連通溝の少なくとも一部が第１及び第２作動室に開口され、固定及び可動スクロールのラップの中央先端部同士が当接されるときに、連通溝の全部が可動スクロールのラップによって隠覆される範囲に形成される。これにより、可動スクロールのラップに加工を施すことによってスクロールユニットの耐久性が損なわれることなく固定スクロールに溝を設けるだけの簡易な構成で、スクロールユニットの信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
　更に、請求項３記載の発明によれば、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第１作動室と第２作動室とを連通させる。これにより、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第１作動室と第２作動室とを均圧にすることができるため、作動室とスクロールユニット外との間において作動流体を更に円滑に流通させることができ、スクロールユニットにおける作動流体の作動効率を更に向上することができる。
　更にまた、請求項４記載の発明によれば、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第１作動室と連通孔とを連通させる第１連通溝と、第２作動室と連通孔とを連通させる第２連通溝とからなる。これにより、連通溝の形状の自由度が増すため、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、固定及び可動スクロールのラップの中央先端部同士が当接され、連通孔が開口する中央部に第１及び第２作動室とは完全に遮断された作動室が形成される直前まで、第１及び第２連通溝をそれぞれ第１及び第２作動室に開口される範囲に形成することが可能となる。従って、作動室とスクロールユニット外との間において作動流体を更に円滑に流通させることができ、スクロールユニットにおける作動流体の作動効率を更に向上することができる。
　また、請求項５記載の発明によれば、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第１及び第２作動室に対するそれぞれの連通溝の開口面積が略同一になる範囲に形成される。これにより、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第１作動室と第２作動室とに略同一量の作動流体を流通させることができるため、作動室とスクロールユニット外との間において作動流体を更に円滑に流通させることができ、スクロールユニットにおける作動流体の作動効率を更に向上することができる。
　更に、請求項６記載の発明によれば、スクロールユニットは対称スクロール構造をなすことにより、作動室とスクロールユニット外との間において作動流体を円滑に流通させることができることから、スクロールユニットの作動開始時における作動室間のアンバランスが是正され、固定スクロールに対する可動スクロールのばたつきを確実に防止することができる。従って、より一層確実に、スクロールユニットの信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
　更にまた、請求項７記載の発明によれば、連通溝は、可動スクロールのラップの中央先端部の幅よりは小さい溝幅を有することにより、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、当該ラップの中央先端部が連通溝に引っ掛かることが防止され、より一層確実に、スクロールユニットの信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
　また、請求項８記載の発明によれば、具体的には、スクロール型流体機械は作動室を膨張室とした膨張機であることにより、スクロールユニットにおける作動流体の膨張効率を向上することができる。
本発明の一実施形態に係るスクロール型流体機械の縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る膨張側スクロールユニットの中央部を中央膨張室の形成直前に可動スクロール側からみた平面図である。 （ａ）図２の膨張側スクロールユニットの固定スクロールのみの中央部を示した平面図、（ｂ）図３（ａ）のＡ－Ａ断面を矢印方向からみた断面図である。 図２の膨張側スクロールユニットの中央部を中央膨張室の形成時に可動スクロール側からみた平面図である。 図４の膨張側スクロールユニットの中央部を中央膨張室の形成後に可動スクロール側からみた平面図である。 本発明の第２実施形態に係る膨張側スクロールユニットの中央部を中央膨張室の形成直前に可動スクロール側からみた平面図である。 図６の膨張側スクロールユニットの中央部を中央膨張室の形成時に可動スクロール側からみた平面図である。 図７の膨張側スクロールユニットの中央部を中央膨張室の形成後に可動スクロール側からみた平面図である。 本発明の第２実施形態の変形例に係る膨張側スクロールユニットの中央部を中央膨張室の形成時に可動スクロール側からみた平面図である。
　図１はスクロール型流体機械１の縦断面図を示している。流体機械１は、例えば、縦置き型の圧縮機一体型膨張機であり、超臨界となる二酸化炭素冷媒が循環するヒートポンプ等の図示しない冷凍サイクルに介挿され、当該冷凍サイクルは図示しない冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機等に組み込まれている。この冷凍サイクルは、後述の膨張機４により冷媒の膨張エネルギーを動力に変換して圧縮機２を駆動している。
　流体機械１は、ハウジング６を備え、ハウジング６には、流体機械１を駆動する駆動軸８がその長手方向を鉛直方向に配して延設されている。
　駆動軸８は、上側軸部８ａと下側軸部８ｂとが連結されて構成され、上側軸部８ａの上端には、駆動軸８の軸心から偏心される上側偏心軸部１０ａが一体に形成され、上側偏心軸部１０ａには、軸受部１２を介して圧縮側スクロールユニット（スクロールユニット）１４が連結されている。
　一方、下側軸部８ｂの下端には、駆動軸４の軸心から偏心される下側偏心軸部１０ｂが一体に形成され、下側偏心軸部１０ｂには軸受部１６を介して膨張側スクロールユニット（スクロールユニット）１８が連結されている。このように、ハウジング６には、上から順に、共通の駆動軸８が連結された圧縮機２、膨張機４が鉛直方向に収容されている。
　ハウジング６は、流体機械１の円筒胴部をなすセンターシェル２０と、流体機械１の上部を覆うキャップ状のトップシェル２２と、流体機械１の下部を覆うキャップ状のボトムシェル２４とから構成されている。センターシェル２０の内側には、上側軸部８ａを軸受部２６を介して回転自在に支持する上側フレーム２８と、下側軸部８ｂを軸受部３０を介して回転自在に支持する下側フレーム３２とが固定されている。下側軸部８ｂには、バランスウェイト３４が支持、固定され、バランスウェイト３４はセンターシェル２０の内側の上側フレーム２８と下側フレーム３２との間の空間３６において駆動軸８の回転に伴い回転される。
　ハウジング６は、上記シェル２０，２２，２４によって密閉され、その内部に上記外部回路から取り込んだ流体機械１の作動流体としての冷媒の圧力が作用している。
　詳しくは、ボトムシェル２４には、外部回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管３８が接続され、ボトムシェル２４の内側には吸入室４０が形成されており、吸入管３８は吸入室４０に開口されている。
　膨張機４は、可動スクロール４２及び固定スクロール４４から構成され、各スクロール４２，４４のそれぞれの基板４２ａ，４４ａの基面４２ｂ，４４ｂには、所定のインボリュート曲線からなる渦巻き状のラップ４６，４８が対向して立設されている。
　可動スクロール４２は、下側フレーム３２の台座部に自転することなく公転旋回運動可能に支持され、基面４２ｂと反対側の背面４２ｃにボス部５０が突設され、ボス部５０には下側偏心軸部１０ｂが連結されている。
　固定スクロール４４は、センターシェル２０の内側に固定され、固定スクロール４４の基板４４ａの中央部には吸入孔（連通孔）５２が貫通して形成され、吸入孔５２は吸入室４０に開口されている。固定スクロール４４の外周内部には冷媒の吐出室５４が形成され、吐出室５４には、膨張側スクロールユニット１８を経た冷媒をハウジング６の外部へ吐出する吐出管５６が接続されている。
　上述した膨張機４によれば、図１中にて実線矢印で示されるように、吸入管３８から吸入された冷媒は、吸入室４０、吸入孔５２を経て膨張側スクロールユニット１８に取り込まれ、可動及び固定スクロール４２，４４が互いに協働することによって各スクロール４２，４４の各ラップ４６，４８間に形成された膨張室にて膨張される。膨張室は、各スクロール４２，４４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４２が固定スクロール４４の軸心周りに公転旋回運動される。
　駆動軸８は、可動スクロール４２の公転旋回運動に伴って回転駆動され、可動スクロール４２の公転旋回運動、ひいては駆動軸８の駆動力発生に供した冷媒は吐出室５４を経て吐出管５６を介しハウジング６外の外部回路へ送出される。
　一方、圧縮機２は、可動スクロール５８及び固定スクロール６０から構成され、各スクロール５８，６０のそれぞれの基板５８ａ，６０ａの基面５８ｂ，６０ｂには、所定のインボリュート曲線からなる渦巻き状のラップ６２，６４が対向して立設されている。
　可動スクロール５８は、上側フレーム２８の台座部に自転することなく公転旋回運動可能に支持され、基面５８ｂと反対側の背面５８ｃにボス部６６が突設され、ボス部６６には上側偏心軸部１０ａが連結されている。
　トップシェル２２には、圧縮側スクロールユニット１４を経た冷媒をハウジング６の外部へ吐出する吐出管６８が接続され、吐出管６８はトップシェル２２の内側に形成された吐出室７０に開口されている。
　固定スクロール６０は、センターシェル２０の内側に固定され、固定スクロール６０の基板６０ａの中央部には吐出室７０に開口した吐出孔（連通孔）７２が貫通して形成され、固定スクロール６０の外周内部には吸入室７４が形成され、吸入室７４には吸入管７６が接続されている。
　上述した圧縮機２によれば、図１中にて実線矢印で示されるように、吸入管７６から吸入された冷媒は、吸入室７４を経て圧縮側スクロールユニット１４に取り込まれ、可動及び固定スクロール５８，６０が互いに協働することによって各スクロール５８，６０のラップ６２，６４間に形成された圧縮室にて圧縮される。圧縮室は、ボス部６６を介する駆動軸８の回転によって可動スクロール５８が固定スクロール６０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５８，６０の中央部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、吐出孔７２、吐出室７０を経て吐出管６８を介しハウジング６外の外部回路へ送出される。
　このように、流体機械１では、冷媒の圧力によって駆動側の膨張側スクロールユニット１８が駆動され、この動力によって被駆動側の圧縮側スクロールユニット１４が駆動される。
　一方、空間３６には、膨張側及び圧縮側スクロールユニット１８，１４を潤滑するための潤滑油が貯留される潤滑油室７８が形成されている。
　詳しくは、上側軸部８ａ内には、その上端に開口する油路８０が駆動軸８の軸線方向に沿って穿設され、下側軸部８ｂ内には、その下端に開口する油路８２が駆動軸８の軸線方向に沿って油路８０と連通するように穿設されている。各油路８０，８２は駆動軸８の径方向に沿って穿孔された図示しない給油孔によって潤滑油室７８に連通されている。
　潤滑油室７８に貯留される潤滑油は、図１中にて点線矢印で示されるように、給油孔から油路８０，８２を経て駆動軸８の上端及び下端から吐出され、軸受部１２，１６を潤滑した後に、軸受部２６，３０を潤滑する一方、上側フレーム２８と可動スクロール５８の背面５８ｃとの間、及び下側フレーム３２と可動スクロール４２の背面４２ｃとの間にそれぞれ形成された潤滑油の背圧室８４，８６で各スクロールユニット１４，１８の摺動部を潤滑する。また、各背圧室８４，８６の圧力によって各可動スクロール４２，５８がそれぞれ各固定スクロール４４，６０に対して押圧付勢され、これより各固定スクロール４４，６０に対する各可動スクロール４２，５８の円滑な公転旋回運動が可能となる。
　また、上側フレーム２８には、背圧室８４から空間３６にかけて油路８８が穿設され、下側フレーム３２には、空間３６から背圧室８６にかけて油路９０が穿設されている。各油路８８，９０の空間３６側の開口には導油管９２が接続され、導油管９２は空間３６において潤滑油室７８とは気密に配設されている。油路９０の中途には背圧室８６の背圧調整機構９４が設けられ、油路９０は背圧室８６の過剰な高圧を導圧管９２内に解放する圧力開放路としても使用される。
　このように、膨張側スクロールユニット１８側の潤滑や背圧室８６の形成に供した潤滑油は、図１中にて点線矢印で示されるように、導油管９２を介して背圧室８４に供給され、背圧室８４の形成に寄与する。背圧室８４の形成に寄与した潤滑油は、背圧室８４と吸入室７４とを連通する図示しない圧力調整機構を通じて吸入室７４に供給され、圧縮側スクロールユニット１４を潤滑した後に、冷媒とともに吐出孔７２、吐出室７０を経て吐出管６８を介しハウジング６外の外部回路へ送出される。
　図２、４及び５は、第１実施形態に係る膨張側スクロールユニット１８の中央部を可動スクロール４２側からみた平面図である。これら各図には、固定スクロール４４のラップ４８の中央先端部９８の外壁９８ａと可動スクロール４２のラップ４６の中央先端部９６の内壁９６ｂとで区画された第１膨張室（第１作動室）１００と、固定スクロール４４のラップ４８の中央先端部９８の内壁９８ｂと可動スクロール４２のラップ４６の中央先端部９６の外壁９６ａとで区画された第２膨張室（第２作動室）１０２とが示されている。
　図２は、可動スクロール４２の公転旋回運動に伴い、吸入孔５２が開口する位置に第１及び第２作動室１００，１０２とは完全に遮断された中央膨張室（作動室）１０４が形成される直前の状態を示している。
　固定スクロール４４の基面４４ｂには、吸入孔５２に至る範囲に１つの連続した連通溝（連通路）１０６が凹設されている。
　詳しくは、図３（ａ）の固定スクロール４４のみの中央部を示した平面図を参照すると、連通溝１０６の外縁は一部が内壁９８ｂに沿い、連通溝１０６の外縁を吸入孔５２を跨ぐようにして図３（ａ）中にて一点鎖線で示される仮想線１０８とつなげたときの連通溝１０６全体の平面形状が吸入孔５２の少なくとも一部を含む略Ｓ字形をなしている。
　また、図３（ｂ）の図３（ａ）のＡ－Ａ断面を矢印方向からみた断面図にも示されるように、吸入孔５２の開口縁には環状の段部５２ａが形成されており、連通溝１０６の溝底面１０６ａは、基面４４ｂから段部５２ａに至る範囲に形成され、連通溝１０６は段部５２ａを経て吸入孔５２に連通される。
　連通溝１０６がこのような形状及び範囲に形成されることにより、中央膨張室１０４が形成される冷媒取り込み終了直前であって、吸入孔５２の少なくとも一部が可動スクロール４２のラップ４６の中央先端部９６に閉塞されるときに、連通溝１０６の少なくとも一部が第１及び第２膨張室１００，１０２に開口され、図２中にて実線で示されるように、連通溝１０６によって中央先端部９６，９８同士の隙間Ｇ１，Ｇ２よりも大きな冷媒経路が形成され、この冷媒経路を介して吸入孔５２から第１及び第２膨張室１００，１０２に冷媒が流入される。
　また、このときには、第１膨張室１００と第２膨張室１０２とは連通溝１０６を介して連通されており、第１及び第２膨張室１００，１０２間の冷媒の流通も行われる。
　更に、このときには、連通溝１０６は、第１及び第２膨張室１００，１０２に対するそれぞれの連通溝１０６の開口面積が略同一になるように、その形状及び範囲が予め設定されている。
　図４は、図２の状態から可動スクロール４２の公転旋回が更に進み、中央膨張室１０４が形成され冷媒取り込みが終了した状態を示している。この図から明らかなように、連通溝１０６は、中央膨張室１０４が形成されるときであって、固定及び可動スクロール４４，４２のラップ４８，４６の中央先端部９８，９６同士が当接されるときに、連通溝１０６の全部が可動スクロール４２のラップ４６によって隠覆される範囲に亘って形成されている。
　図５は、図４の状態から可動スクロール４２の公転旋回が更に進み、中央膨張室１０４が形成された後の状態を示している。この図から明らかなように、連通溝１０６は、中央膨張室１０４の形成前、形成時のみならず、中央膨張室１０４の形成後においても可動スクロール４２の公転旋回運動や第１及び第２膨張室１００，１０２を含む各膨張室の形成に支障のない範囲に亘って形成されている。具体的には、連通溝１０６は、その溝幅が可動スクロール４２のラップ４６の中央先端部９６の幅よりは小さくなる範囲に亘って形成される。
　以上のように、本実施形態では、連通溝１０６を有することにより、可動スクロール４２の公転旋回運動に伴い吸入孔５２の少なくとも一部が可動スクロール４２のラップ４６の中央先端部９６により閉塞される中央膨張室１０４の形成直前時、すなわち冷媒取り込み終了直前時であっても、第１及び第２膨張室１００，１０２と吸入孔５２との間の冷媒流路を拡大することができるため、膨張室と膨張側スクロールユニット１８外との間で流通する冷媒量、すなわち膨張側スクロールユニット１８への冷媒取り込み量の減少を防止することができる。
　また、可動スクロール４２の公転旋回運動に伴い、固定及び可動スクロール４４，４２のラップ４８，４６の中央先端部９８，９６同士が当接されても、第１及び第２膨張室１００，１０２と吸入孔５２との連通を遮断させることができ、吸入孔５２が開口する中央部に第１及び第２膨張室１００，１０２とは完全に遮断された中央膨張室１０４を形成することができる。従って、当該中央膨張室１０４からの冷媒の漏洩を防止しつつ、膨張側スクロールユニット１８への冷媒取り込み量の減少を防止することができるため、膨張側スクロールユニット１８における冷媒の膨張効率の低下を防止することができ、膨張側スクロールユニット１８の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
　更に、連通溝１０６は、固定スクロール４４の基面４４ｂに吸入孔５２に至る範囲で凹設されるため、可動スクロール４２のラップ４６に加工を施すことによって膨張側スクロールユニット１８の耐久性が損なわれることなく固定スクロール４４に溝を設けるだけの簡易な構成で、膨張側スクロールユニット１８の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
　更にまた、連通溝１０６は、中央膨張室１０４の形成直前時、すなわち冷媒取り込み終了直前時に、第１膨張室１００と第２膨張室１０２とを連通させることにより、第１膨張室１００と第２膨張室１０２とを均圧にすることができるため、膨張側スクロールユニット１８への冷媒取り込みを更に円滑に行うことができ、膨張側スクロールユニット１８における冷媒の膨張効率を更に向上することができる。
　また、連通溝１０６は、中央膨張室１０４の形成直前時、すなわち冷媒取り込み終了直前時に、第１及び第２膨張室１００，１０２に対するそれぞれの連通溝１０６の開口面積が略同一になる範囲に形成される。これにより、中央膨張室１０４の形成直前時、すなわち冷媒取り込み終了直前時に、第１膨張室１００と第２膨張室１０２とに略同一量の冷媒を取り込むことができるため、膨張側スクロールユニット１８への冷媒取り込みを更に円滑に行うことができ、膨張側スクロールユニット１８における冷媒の膨張効率を更に向上することができる。
　更に、連通溝１０６は、可動スクロール４２のラップ４６の中央先端部９６の幅よりは小さい溝幅を有することにより、可動スクロール４２の公転旋回運動に伴い、当該ラップ４６の中央先端部９６が連通溝１０６に引っ掛かることが防止され、より一層確実に、膨張側スクロールユニット１８の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
　次に、図６～８は、第２実施形態に係る膨張側スクロールユニット１８の中央部を可動スクロール４２側からみた平面図である。なお、上記第１実施形態と同様の箇所については同じ符号を付してその説明を省略する。
　図６は、可動スクロール４２の公転旋回運動に伴い、中央膨張室１０４の形成直前、すなわち冷媒取り込み終了直前の状態を示している。この図から明らかなように、本実施形態の連通溝は、第１膨張室１００と吸入孔５２とを連通させる第１連通溝（連通路、連通溝）１１０と、第２膨張室１０２と吸入孔５２とを連通させる第２連通溝（連通路、連通溝）１１２とから構成されている。
　詳しくは、第１連通溝１１０は、可動スクロール４２の公転旋回軌跡にほぼ沿った曲線をなす範囲に吸入孔５２から長溝状に第１膨張室１００側に向けて延設されている。一方、第２連通溝１１２は、可動スクロール４２の公転旋回軌跡内において略直線をなす範囲に吸入孔５２から長溝状に第２膨張室１０２側に向けて延設されている。
　第１及び第２連通溝１１０，１１２がこのような形状及び範囲に形成されることにより、中央膨張室１０４が形成される直前、すなわち冷媒取り込み終了直前であって、吸入孔５２の少なくとも一部が可動スクロール４２のラップ４６の中央先端部９６に閉塞されるときに、第１連通溝１１０は第１膨張室１００に連通され、第２連通溝１１２は第２膨張室１０２に連通され、第１膨張室１００と第２膨張室１０２とは僅かな隙間を介して連通される。
　また、このときには、第１及び第２連通溝１１０，１１２は、第１膨張室１００に対する第１連通溝１１０の開口面積と、第２膨張室１０２に対する第２連通溝１１２の開口面積とが略同一になるように開口される。
　図７は、図６の状態から可動スクロール４２の公転旋回が更に進み、中央膨張室１０４の形成時、すなわち冷媒取り込み完了時の状態を示している。この図から明らかなように、第１及び第２連通溝１１０，１１２は、固定及び可動スクロール４４，４２のラップ４８，４６の中央先端部９８，９６同士が当接されて中央膨張室１０４が形成されるときに、第１及び第２連通溝１１０，１１２の全部が可動スクロール４２のラップ９６によって隠覆される範囲に亘って形成されている。
　図８は、図７の状態から可動スクロール４２の公転旋回が更に進み、中央膨張室１０４の形成後の状態を示している。この図から明らかなように、第１及び第２連通溝１１０，１１２は、中央膨張室１０４の形成前、形成時のみならず、中央膨張室１０４の形成後においても可動スクロール４２の公転旋回運動や膨張室の形成に支障のない範囲に亘って形成されている。具体的には、第１及び第２連通溝１１０，１１２は、これらの各溝幅が可動スクロール４２のラップ４６の中央先端部９６の幅よりは小さくなる範囲に亘って形成される。
　以上のように、本実施形態においても上記第１実施形態と同様に、中央膨張室１０４からの冷媒の漏洩を防止しつつ、膨張側スクロールユニット１８への冷媒取り込み量の減少を防止することができるため、膨張側スクロールユニット１８における冷媒の膨張効率の低下を防止することができ、膨張側スクロールユニット１８の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
　特に本実施形態の場合には、連通溝を第１及び第２連通溝１１０，１１２から構成することにより、連通溝の形状の自由度が増すため、連通溝を中央膨張室１０４の形成直前、すなわち冷媒取り込み終了直前の瞬間までそれぞれ第１及び第２作動室に開口される範囲に形成することが可能となる。
　具体的には、図９には、本発明の第２実施形態の変形例に係る膨張側スクロールユニット１８の中央部を中央膨張室１０４の形成時に可動スクロール４２側からみた平面図が示されている。この図から明らかなように、第１連通溝１１０の第１膨張室１００側の末端部１１０ａを固定スクロール４４の中央先端部９８の外壁９８ａに向けて漸近させ、一方、第２連通溝１１２の第２膨張室１０２側の末端部１１２ａを固定スクロール４４の中央先端部９８の内壁９８ｂに向けて漸近させて形成する。これにより、第１実施形態の場合に比して、中央膨張室１０４の形成直前の瞬間まで、第１連通溝１１０を第１膨張室１００に開口させ続けるとともに、第２連通溝１１２を第２膨張室１０２に開口させ続けることが可能である。従って、膨張側スクロールユニット１８への冷媒取り込みを更に円滑に行うことができ、膨張側スクロールユニット１８における冷媒の膨張効率を更に向上することができる。
　以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
　例えば、上記各実施形態では、固定スクロール４４の基面４４ｂに連通溝を形成しているが、これに限らず、例えば基板４２ａ内に連通路を穿設しても良く、この場合にも上記と同様に膨張側スクロールユニット１８における冷媒の膨張効率を向上することができる。
　また、上記各実施形態における各連通溝の形状は、これらの形状に限定されるものではなく、例えば連通溝の外縁を多角線で形成しても良い。
　更に、上記各実施形態では、膨張側スクロールユニット１８のスクロール構造について言及していないが、膨張側スクロールユニット１８を対称スクロール構造とした場合には、膨張側スクロールユニット１８への冷媒取り込みを円滑に行うことができることから、膨張側スクロールユニット１８の作動開始時における膨張室間のアンバランスが是正され、固定スクロール４４に対する可動スクロール４２のばたつきを確実に防止することができる。従って、より一層確実に、膨張側スクロールユニット１８の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
　更にまた、上記各実施形態では、連通溝を膨張側スクロールユニット１８の固定スクロール４４の基面４４ｂに形成しているが、これに限らず、圧縮側スクロールユニット１４の固定スクロール６０の基面６０ｂに形成しても良く、この場合には、中央圧縮室からの冷媒の漏洩を防止しつつ、圧縮側スクロールユニット１４からの冷媒吐出量の減少を防止することができるため、圧縮側スクロールユニット１４における冷媒の圧縮効率の低下を防止することができ、圧縮側スクロールユニット１４の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
　最後に、上記各実施形態では、圧縮機一体型膨張機に本発明を適用した場合について説明しているが、これに限らず、本発明は、単一のスクロールユニットを有する膨張機や圧縮機など、スクロールユニットを備えたあらゆる流体機械に適用可能であることは勿論である。
　　１　スクロール型流体機械
　　４　膨張機
　１４　圧縮側スクロールユニット（スクロールユニット）
　１８　膨張側スクロールユニット（スクロールユニット）
　４２　膨張側スクロールユニットの可動スクロール（可動スクロール）
４２ａ　膨張側スクロールユニットの可動スクロールの基板（基板）
４２ｂ　膨張側スクロールユニットの可動スクロールの基板の基面（基面）
　４４　膨張側スクロールユニットの固定スクロール（固定スクロール）
４４ａ　膨張側スクロールユニットの固定スクロールの基板（基板）
４４ｂ　膨張側スクロールユニットの固定スクロールの基板の基面（基面）
　４６　膨張側スクロールユニットの可動スクロールのラップ（ラップ）
　４８　膨張側スクロールユニットの固定スクロールのラップ（ラップ）
　５２　吸入孔（連通孔）
　５８　圧縮側スクロールユニットの可動スクロール（可動スクロール）
５８ａ　圧縮側スクロールユニットの可動スクロールの基板（基板）
５８ｂ　圧縮側スクロールユニットの可動スクロールの基板の基面（基面）
　６０　圧縮側スクロールユニットの固定スクロール（固定スクロール）
６０ａ　圧縮側スクロールユニットの固定スクロールの基板（基板）
６０ｂ　圧縮側スクロールユニットの固定スクロールの基板の基面（基面）
　６２　圧縮側スクロールユニットの可動スクロールのラップ（ラップ）
　６４　圧縮側スクロールユニットの固定スクロールのラップ（ラップ）
　７２　吐出孔（連通孔）
　９６　膨張側スクロールユニットの可動スクロールのラップの中央先端部（中央先端部）
９６ａ　膨張側スクロールユニットの可動スクロールのラップの中央先端部の外壁（外壁）
９６ｂ　膨張側スクロールユニットの可動スクロールのラップの中央先端部の内壁（内壁）
　９８　膨張側スクロールユニットの固定スクロールのラップの中央先端部（中央先端部）
９８ａ　膨張側スクロールユニットの固定スクロールのラップの中央先端部の外壁（外壁）
９８ｂ　膨張側スクロールユニットの固定スクロールのラップの中央先端部の内壁（内壁）
１００　第１膨張室（第１作動室）
１０２　第２膨張室（第２作動室）
１０４　中央膨張室（作動室）
１０６　連通溝（連通路）
１１０　第１連通溝（連通路、連通溝）
１１２　第２連通溝（連通路、連通溝）

Claims (8)

  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立設された固定及び可動スクロールからなり、前記固定スクロールの軸心周りに前記可動スクロールが公転旋回運動されて前記固定及び前記可動スクロールの前記各ラップ間に作動流体の作動室を形成するスクロールユニットと、
    　前記固定スクロールの前記基板の中央部を貫通して形成され、前記作動室と前記スクロールユニット外とを連通させる連通孔と、
    　前記固定スクロールの前記ラップの中央先端部の外壁と前記可動スクロールの前記ラップの中央先端部の内壁とで区画される第１作動室と、
    　前記固定スクロールの前記ラップの前記中央先端部の内壁と前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部の外壁とで区画される第２作動室と、
    　前記可動スクロールの公転旋回運動に伴い、前記連通孔の少なくとも一部が前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部に閉塞されるときに、前記第１及び前記第２作動室と前記連通孔とを連通させ、前記固定及び前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部同士が当接されるときに、前記第１及び前記第２作動室と前記連通孔との連通を遮断させる連通路と
    を備えることを特徴とするスクロール型流体機械。
  2. 　前記連通路は、前記固定スクロールの前記基面に前記連通孔に至る範囲で凹設される連通溝であり、
    　前記連通溝は、前記可動スクロールの公転旋回運動に伴い、前記連通孔の少なくとも一部が前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部に閉塞されるときに、前記連通溝の少なくとも一部が前記第１及び前記第２作動室に開口され、前記固定及び前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部同士が当接されるときに、前記連通溝の全部が前記可動スクロールの前記ラップによって隠覆される範囲に形成され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。
  3. 　前記連通溝は、前記連通孔の少なくとも一部が前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部に閉塞されるときに、前記第１作動室と前記第２作動室とを連通させることを特徴とする請求項２に記載のスクロール型流体機械。
  4. 　前記連通溝は、前記連通孔の少なくとも一部が前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部に閉塞されるときに、前記第１作動室と前記連通孔とを連通させる第１連通溝と、前記第２作動室と前記連通孔とを連通させる第２連通溝とからなることを特徴とする請求項２に記載のスクロール型流体機械。
  5. 　前記連通溝は、前記連通孔の少なくとも一部が前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部に閉塞されるときに、前記第１及び前記第２作動室に対するそれぞれの前記連通溝の開口面積が略同一になる範囲に形成されることを特徴とする請求項２に記載のスクロール型流体機械。
  6. 　前記スクロールユニットは対称スクロール構造をなすことを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載のスクロール型流体機械。
  7. 　前記連通溝は、前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部の幅よりは小さい溝幅を有することを特徴とする請求項２に記載のスクロール型流体機械。
  8. 　前記作動室を膨張室とした膨張機であ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。
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