WO2019163516A1 - スクロール流体機械 - Google Patents

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WO2019163516A1
WO2019163516A1 PCT/JP2019/004254 JP2019004254W WO2019163516A1 WO 2019163516 A1 WO2019163516 A1 WO 2019163516A1 JP 2019004254 W JP2019004254 W JP 2019004254W WO 2019163516 A1 WO2019163516 A1 WO 2019163516A1
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WO
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end plate
wall body
wall
inclined portion
scroll
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PCT/JP2019/004254
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English (en)
French (fr)
Inventor
創 佐藤
陽平 堀田
央幸 木全
Original Assignee
三菱重工サーマルシステムズ株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids 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
    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids 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
    • F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids 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 where only one member is moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids 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
    • F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F04C18/0269—Details concerning the involute wraps
    • F04C18/0276—Different wall heights
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/04—Heating; Cooling; Heat insulation
    • F04C29/042—Heating; Cooling; Heat insulation by injecting a fluid

Definitions

  • the present invention relates to a scroll fluid machine.
  • a scroll fluid machine that compresses or expands fluid by meshing a fixed scroll member provided with a spiral wall on an end plate and a orbiting scroll member and performing a revolving orbiting motion.
  • a scroll compressor is a device that compresses a refrigerant circulating in a refrigeration cycle applied to, for example, an air conditioner.
  • a two-stage compression refrigeration cycle that compresses the refrigerant in two stages may be used in order to improve the capacity of the heat pump or COP (coefficient of performance).
  • an economizer gas-liquid separator
  • This refrigeration cycle is also called a gas injection cycle or an economizer cycle.
  • a compressor structure In order to realize the above-described two-stage compression refrigeration cycle, one of the following three types is required as a compressor structure. (1) In a two-stage compressor in which a high-stage compressor and a low-stage compressor are accommodated in a single compressor, an intermediate pressure is applied between the discharge side of the low-stage compressor and the suction side of the high-stage compressor. Introduce refrigerant. (2) Two single-stage compressors having only one compressor are connected in series, and an intermediate-pressure refrigerant is introduced between the discharge side of the low-stage compressor and the suction side of the high-stage compressor. (3) In a single-stage compressor having only one compression section, an intermediate pressure refrigerant is introduced during the compression process of the compression section.
  • a wall stepped portion is formed at the upper edge of the wall of the scroll compressor, and the wall has a higher portion on the center side in the spiral direction than the wall stepped portion.
  • a low portion having a low height is formed on the outer peripheral end side.
  • An end plate stepped portion is formed on one side surface of the end plate on which the wall body is erected.
  • a high surface portion is formed.
  • the end plate stepped portion is formed at a position facing the wall body stepped portion.
  • a fluid supply part (injection port) for supplying a fluid having a pressure higher than the fluid pressure in the compression chamber to the compression chamber is provided in a region near the end plate stepped portion in the low surface portion.
  • Patent Document 1 it is set as a section in which the rate of decrease in the volume of the compression chamber is moderate or a section in which the volume increases from when the compression chamber starts to be sealed by turning the orbiting scroll member (at the time of suction closing).
  • the interval to the section is short. For this reason, since the refrigerant is introduced into the compression chamber, the pressure in the compression chamber increases to an intermediate pressure (injection pressure) at an early stage, and therefore, the period of time during which compression is performed with the pressure after introduction becomes long, and wasteful compression power is generated.
  • the wall stepped part and the end plate stepped part as the boundary, the low part and the high part, or the high part and the bottom part are switched from the outer peripheral end side to the center side in the spiral direction, so the change in volume is Only the height and position of the step are adjusted. Therefore, it is difficult to provide a section in which the volume is substantially constant, and the degree of freedom is low when setting the turning angle range of the section in which the volume is substantially constant.
  • This invention is made in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the scroll fluid machine which can introduce
  • a scroll compressor includes a first scroll member having a spiral first wall provided on a first end plate, and a first scroll member disposed so as to face the first end plate.
  • a second scroll member that is provided with a spiral second wall on the two end plates, and that relatively revolves so that the second wall engages with the first wall to form a sealed space; After the sealing of the sealed space is started, a first region in which the volume change of the sealed space becomes gentle or substantially constant is set, and at least one of the first end plate and the second end plate is
  • the first wall body and the second wall body have a first wall body inclined portion in which the height of the wall body continuously increases from the outer peripheral side to the inner peripheral side in the spiral direction, and at least one of the first wall body and the second wall body is The tooth bottom surface facing the tooth tip of the first wall inclined portion is inclined according to the inclination of the first wall inclined portion. That first has an end plate inclined portion, the position and shape of the first wall inclined portion and the first end plate inclined portion, at least a portion of the first region is set.
  • the first scroll member and the second scroll member relatively revolve and rotate, and the second wall body meshes with the first wall body to form a sealed space. Then, after the sealed space is started to be sealed by the revolving and turning motion, a first region is set in which the volume change of the sealed space becomes gentle or substantially constant.
  • the height of the wall body in the first wall inclined portion continuously increases from the outer peripheral side to the inner peripheral side in the spiral direction, and faces the tooth tip of the first wall inclined portion in the first end plate inclined portion.
  • the tooth bottom surface to be inclined is inclined according to the inclination of the first wall inclined portion.
  • the height of the wall body is continuously increased, and fluid leakage can be reduced as compared with the conventional scroll fluid machine with a step provided on the wall body and the tooth bottom. .
  • the slopes of the first wall slope part and the first end plate slope part are not limited to smoothly connected slopes, but small steps are connected in a staircase pattern, and the first wall slope part is entirely If it sees, what is inclined continuously is included.
  • a 1st wall body inclination part and a 1st end plate inclination part may be provided in the both sides of a 1st scroll member and a 2nd scroll member, and may be provided in any one.
  • the first wall body inclined portion is provided on one wall body and the first end plate inclined portion is provided on the other end plate, the other wall body and one end plate may be flat, A shape combined with a stepped shape may be used.
  • the first end plate or the second end plate is provided with a fluid supply unit that supplies a fluid having a pressure higher than the fluid pressure in the sealed space to the sealed space, and the fluid supply A part may be provided in the first region.
  • the fluid supply unit is provided in the first end plate or the second end plate, and the fluid supply unit supplies a fluid having a pressure higher than the fluid pressure in the sealed space into the compressor chamber.
  • the fluid supply unit since the fluid supply unit is provided in the first region where the volume change of the sealed space is gradual or substantially constant, the pressure difference between the fluid supplied and the pressure increase in the sealed space is gradual or substantially constant.
  • the fluid can be supplied to the sealed space while maintaining a predetermined value or more.
  • a second region in which the volume of the sealed space decreases before the first region and a third region in which the volume of the sealed space decreases after the first region are set. Good.
  • the second region in which the volume of the sealed space decreases is set in front of the first region, whereby the second region in front of the first region is set.
  • the pressure in the sealed space increases.
  • the fluid whose pressure has increased is maintained at a substantially constant pressure in the sealed space as it moves toward the inner peripheral side.
  • At least one of the said 1st wall body and the said 2nd wall body is the 2nd wall from which the height of this wall body reduces continuously toward the inner peripheral side from the outer peripheral side of a spiral direction
  • a body inclined portion, and at least one of the first wall body and the second wall body has a tooth bottom surface that faces a tooth tip of the first wall body inclined portion according to the inclination of the second wall body inclined portion.
  • a second end plate inclined portion that inclines, and at least a part of each of the second region and the third region depends on the position and shape of the second wall body inclined portion and the second end plate inclined portion. It may be set.
  • the height of the wall body in the second wall body inclined portion decreases from the outer peripheral side toward the inner peripheral side, and the second end plate inclined portion faces the tooth tip of the second wall body inclined portion.
  • the tooth bottom surface to be inclined is inclined according to the inclination of the second wall inclined portion. Therefore, at least a part of each of the second region and the third region in which the volume of the sealed space decreases is set according to the positions and shapes of the second wall body inclined portion and the second end plate inclined portion.
  • the fluid sucked from the outer peripheral side is not only compressed by the reduction of the width of the sealed space according to the spiral shape of the wall body, but also the height of the sealed space, that is, the end as it goes to the inner peripheral side. Further compression is achieved by reducing the distance between the opposing surfaces of the plates. As a result, three-dimensional compression is possible, and downsizing can be realized.
  • positioned in the outer peripheral side rather than the said 1st wall inclination part is the inside of the said 1st wall inclination part. It may be the same as the tooth tip height at the circumferential end.
  • the dimensions of the first scroll member or the second scroll member by performing measurement at both end portions sandwiching the first wall body inclined portion and the second wall body inclined portion. It can be carried out.
  • positioned in an outer peripheral side rather than the said 1st end plate inclination part is an inside of a said 1st end plate inclination part. It may be the same as the tooth bottom height at the peripheral end.
  • the dimensions of the first scroll member or the second scroll member by performing measurement at both end portions sandwiching the first end plate inclined portion and the second end plate inclined portion. It can be carried out.
  • sticker which contacts the tooth root which opposes and seals a fluid may be provided in the tooth tip of the said 1st wall body and the said 2nd wall body.
  • Coating may be given to at least one of the tooth tip of the said 1st wall body and the said 2nd wall body, and the tooth bottom facing the said tooth tip.
  • the wall body flat part which does not change height is provided in the outermost periphery part and / or innermost periphery part of the said 1st wall body and the said 2nd wall body,
  • the said 1st end plate may be provided with an end plate flat portion corresponding to the wall body flat portion.
  • the said wall body flat part and the said end plate flat part may be provided over the area
  • the wall body flat portion and the end plate flat portion can be provided over a region of 180 °, measurement can be performed at the flat portions on both sides across the center of the first scroll member or the second scroll member. .
  • the dimension measurement of a scroll member can be performed suitably. If the range of the flat part greatly exceeds 180 °, the region where the first / second wall inclined part or the first / second end plate inclined part is provided decreases, and the inclination angle of the inclination increases. . When the tilt angle is increased, the amount of change in the tip clearance due to the turning diameter during the revolving turning motion is increased, and the fluid leakage may be increased. Therefore, it is preferable that the wall body flat portion and the end plate flat portion are in a region of 180 °. However, 180 ° is not a strict one, and an angle slightly exceeding 180 ° is allowed within a range where fluid leakage does not increase.
  • the intermediate pressure refrigerant can be reliably introduced during the compression process, and further, the pressure increase in the sealed space can be suppressed.
  • the compressor efficiency can be improved.
  • the height of the wall is continuously increased, and fluid leakage can be reduced as compared with a conventional scroll fluid machine having a step provided on the wall and the tooth bottom.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a fixed scroll of the scroll compressor according to the embodiment of the present invention, and is a view taken along line III-III in FIG. 4. It is a top view which shows the fixed scroll which concerns on one Embodiment of this invention. It is a top view which shows the tooth tip and end plate of the wall body of the fixed scroll which concern on one Embodiment of this invention. It is the side view which expanded and showed the wall and end plate of the fixed scroll which concern on one Embodiment of this invention in the spiral direction.
  • FIG. 1 It is a longitudinal cross-sectional view which shows the turning scroll of the scroll compressor which concerns on one Embodiment of this invention, and is the VII-VII arrow line view of FIG. It is a top view which shows the turning scroll which concerns on one Embodiment of this invention. It is a top view which shows the tooth tip and end plate of the wall body of the turning scroll which concern on one Embodiment of this invention. It is the side view which expanded and showed the wall body and end plate of the turning scroll which concern on one Embodiment of this invention in the spiral direction. It is a side view showing the tip seal gap of the scroll compressor concerning one embodiment of the present invention, and showing the state where the tip seal gap is relatively small.
  • the refrigeration cycle 10 has a scroll compressor 1 that compresses refrigerant (fluid), a condenser 2 that radiates heat of the compressed refrigerant to the outside, and decompresses the refrigerant that has flowed out of the condenser 2.
  • a first expansion valve 3 provided on the high-pressure side, an economizer (gas-liquid separator) 4 that separates the decompressed refrigerant into liquid refrigerant and gas refrigerant, and a second provided on the low-pressure side that further depressurizes the liquid refrigerant.
  • An expansion valve 5, an evaporator 6 that absorbs heat by the decompressed refrigerant, an injection flow path 7 that guides the gas refrigerant from the economizer 4 to the scroll compressor 1, and the like are provided.
  • the scroll compressor 1 is a hermetic compressor, and as illustrated in FIG. 2, a scroll 11 that compresses a housing 11 having a sealed space therein and a refrigerant that is disposed in the housing 11 and is taken into the sealed space.
  • the main elements are a mechanism 12, a rotating shaft that transmits a rotational force to the scroll compression mechanism 12, and an electric motor that orbits the revolving scroll 19 of the scroll compression mechanism 12 via the rotating shaft.
  • the housing 11 is sealed at the bottom by a lower cover, and is provided with a cylindrical intermediate cover 13 that is long in the vertical direction at the top of the lower cover.
  • a discharge cover 14 and an upper cover 15 are provided on the upper portion of the intermediate cover 13, and the housing 11 is hermetically sealed.
  • a discharge of compressed high-pressure gas is discharged between the discharge cover 14 and the upper cover 15.
  • a chamber 16 is formed.
  • a scroll compression mechanism 12 is incorporated in the housing 11, and an electric motor including a stator and a rotor is installed below the scroll compression mechanism 12.
  • the electric motor is incorporated by fixing the stator to the housing 11, and the rotating shaft is fixed to the rotor.
  • the scroll compression mechanism 12 includes a fixed scroll 18 fixedly installed on the housing 11, a slidably supported, and a revolving scroll 19 that forms a compression chamber 20 by being engaged with the fixed scroll 18.
  • a suction port (not shown) for sucking refrigerant is formed on the side surface of the housing 11 so as to communicate with the sealed space, and the top cover 15 communicates with the discharge chamber 16 and compressed on the top side.
  • a discharge port 15a is formed through which the discharged refrigerant gas is discharged.
  • the scroll compression mechanism 12 sucks the refrigerant gas sucked into the housing 11 through the suction pipe and the suction port into the compression chamber 20 through the suction port 21 on the outer peripheral side opened to the inside of the housing 11 and compresses the refrigerant gas. To do.
  • the compressed refrigerant gas is discharged into the discharge chamber 16 through the discharge port 22 provided in the center of the fixed scroll 18 and the discharge port 23 provided in the discharge cover 14, and further to the upper cover 15. It is provided and sent out of the compressor via a discharge pipe 24 communicating with the discharge chamber 16.
  • the discharge cover 14 is provided with an injection pipe 25 through which the intermediate pressure refrigerant is introduced from the outside into the compression chamber 20 of the scroll compression mechanism 12 through the upper cover 15.
  • a refrigerant is supplied to the compression chamber 20 via the injection pipe 25 and the injection port (fluid supply part) 26.
  • the reed valve 27 is a thin plate member and is provided at the outlet of the discharge port 22 to open and close the discharge port 22.
  • the reed valve 27 regulates the flow of the refrigerant in only one direction. By providing the reed valve 27, the refrigerant flows from the compression chamber 20 to the discharge chamber 16 side.
  • the fixed scroll 18 includes a substantially disc-shaped end plate (first end plate) 18 a and a spiral wall body (first plate) standing on one side surface of the end plate 18 a. 1 wall) 18b.
  • the orbiting scroll 19 includes a substantially disc-shaped end plate (second end plate) 19 a and a spiral wall body (first plate) erected on one side surface of the end plate 19 a. 2 walls) 19b.
  • the spiral shape of each wall 18b, 19b is defined using, for example, an involute curve or an Archimedean curve.
  • the fixed scroll 18 and the orbiting scroll 19 are meshed with their centers O1 and O2 separated by the orbiting radius ⁇ and the phases of the wall bodies 18b and 19b shifted by 180 °, and the tooth tips of the wall bodies 18b and 19b of the scrolls 18 and 19 are engaged. And the tooth bottom are assembled so as to have a slight height clearance (chip clearance) at room temperature. Accordingly, a plurality of pairs of compression chambers 20 formed between the scrolls 18 and 19 and surrounded by the end plates 18a and 19a and the wall bodies 18b and 19b are formed symmetrically with respect to the scroll center.
  • the orbiting scroll 19 revolves around the fixed scroll 18 by a rotation prevention mechanism such as an Oldham ring (not shown).
  • the distance L between the opposed surfaces 18 a and 19 a facing each other is continuously decreased or increased from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the spiral wall bodies 18 b and 19 b.
  • the inclination of the tooth tips in the wall bodies 18b and 19b and the inclination of the tooth bottom surface in the end plates 18a and 19a are set.
  • the wall body 18 b of the fixed scroll 18 has a wall body flat part 18 b 1, a second wall body inclined part 18 b 2, and a wall body flat part from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
  • a portion 18b3, a first wall body inclined portion 18b4, a wall body flat portion 18b5, a second wall body inclined portion 18b6, and a wall body flat portion 18b7 are provided in this order.
  • the bottom surface of the fixed scroll 18 has an end plate flat portion 18 a 1, a second end plate inclined portion 18 a 2, and an end plate flat portion from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
  • 18a3, first end plate inclined portion 18a4, end plate flat portion 18a5, second end plate inclined portion 18a6, and end plate flat portion 18a7 are provided in this order.
  • the wall body 19 b of the orbiting scroll 19 has a wall body flat part 19 b 1, a second wall body inclined part 19 b 2, and a wall body flat part from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
  • a portion 19b3, a first wall body inclined portion 19b4, a wall body flat portion 19b5, a second wall body inclined portion 19b6, and a wall body flat portion 19b7 are provided in this order.
  • the end plate flat portion 19 a 1, the second end plate inclined portion 19 a 2, and the end plate flat portion are formed on the tooth bottom surface of the orbiting scroll 19 from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
  • 19a3, a first end plate inclined portion 19a4, an end plate flat portion 19a5, a second end plate inclined portion 19a6, and an end plate flat portion 19a7 are provided in this order.
  • the wall flat portions 19b1, 19b3, 19b5, 19b7 provided on the wall 19b of the orbiting scroll 19 have a constant height from the outer peripheral side toward the inner peripheral side. That is, the dimension in the axial direction passing through the center O2 (see FIG. 2) of the orbiting scroll 19 is constant.
  • the height of the wall body and the tooth bottom means the dimension in the axial direction passing through the centers O1 and O2.
  • wall body flat portions 19b1 and 19b7 having a constant height are provided on the outermost and innermost sides of the wall body 19b of the orbiting scroll 19, respectively. . As shown in FIG. 8, these wall body flat portions 19b1 and 19b7 cover a region of 180 ° (for example, 180 ° to 360 °, preferably 210 ° or less) around the center O2 (see FIG. 2) of the orbiting scroll 19. Is provided.
  • end plate flat portions 19a1 and 19a7 having a constant height.
  • the end plate flat portions 19a1 and 19a7 are also provided over a region of 180 ° (for example, 180 ° to 360 °, preferably 210 ° or less) around the center O2 of the orbiting scroll 19.
  • the fixed scroll 18 is also provided with wall body flat portions 18 b 1 and 18 b 7 and end plate flat portions 18 a 1 and 18 a 7, similarly to the orbiting scroll 19.
  • the wall flat portions 18b1 and 18b7 and the end plate flat portions 18a1 and 18a7 are also provided over a region of 180 ° (for example, 180 ° to 360 °, preferably 210 ° or less) around the center O1 of the fixed scroll 18. .
  • the height of the first wall inclined portion 19b4 provided on the wall 19b of the orbiting scroll 19 increases continuously from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
  • the tooth bottom surface on the end plate 18a of the fixed scroll 18 where the tooth tips of the first wall inclined portion 19b4 face each other is inclined according to the inclination of the first wall inclined portion 19b4.
  • One end plate inclined portion 18a4 is provided.
  • the first wall inclined portion 18b4 provided on the wall 18b of the fixed scroll 18 also increases continuously from the outer peripheral side toward the inner peripheral side, as shown in FIG.
  • a first end plate inclined portion inclined according to the inclination of the first wall inclined portion 18b4. 19a4 is provided.
  • the lengths in the spiral direction of the first wall inclined portions 18b4 and 19b4 and the first end plate inclined portions 18a4 and 19a4 are set to be equivalent to 20 ° or more, preferably 180 ° or more around the centers O1 and O2. .
  • the width of the compression chamber 20 decreases according to the spiral shape of the wall bodies 18b and 19b, and the height of the compression chamber 20, that is, the facing between the end plates 18a and 19a.
  • the distance between surfaces increases. Therefore, the volume change of the compression chamber 20 is moderate or slow depending on the position and shape of the first wall body inclined portions 18b4 and 19b4 and the first end plate inclined portions 18a4 and 19a4 in the spiral direction (for example, the inclination angle and the length in the spiral direction).
  • At least a part of the first region that is substantially constant is set. As the fluid sucked in from the suction port 21 on the outer peripheral side moves toward the inner peripheral side, the pressure in the compression chamber 20 is maintained substantially constant in the first region.
  • the first region may be set by providing only one first wall inclined portion 18b4, 19b4 or first end plate inclined portion 18a4, 19a4 over the spiral direction, or a plurality of first wall inclined portions
  • the portions 18b4 and 19b4 or the first end plate inclined portions 18a4 and 19a4 may be set in series.
  • the respective inclination angles are different, or the wall body flat portion or the end plate flat portion is interposed therebetween. It is realized by providing.
  • the end plate 18 a of the fixed scroll 18 is provided with an injection port 26 that supplies a refrigerant having a pressure higher than the fluid pressure in the compression chamber 20 into the compression chamber 20.
  • an injection port 26 that supplies a refrigerant having a pressure higher than the fluid pressure in the compression chamber 20 into the compression chamber 20.
  • the refrigerant can be supplied to the compression chamber 20 while maintaining the pressure difference with the refrigerant supplied from the injection port 26 at a predetermined level or more in a process in which the pressure change in the compression chamber 20 is moderate or substantially constant.
  • an intermediate pressure refrigerant injection step is performed.
  • the height of the second wall body inclined portions 19b2 and 19b6 provided on the wall body 19b of the orbiting scroll 19 decreases continuously from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
  • Inclined portions 18a2 and 18a6 are provided.
  • the second wall body inclined portions 18b2 and 18b6 provided on the wall body 18b of the fixed scroll 18 also continuously decrease from the outer peripheral side toward the inner peripheral side, and the second wall body inclined portions 18b2 and 18b6.
  • Second end plate inclined portions 19a2 and 19a6 that are inclined in accordance with the inclination of the second wall body inclined portions 18b2 and 18b6 are provided on the tooth bottom surface of the end plate 19a of the orbiting scroll 19 that faces the tooth tips. .
  • the width of the compression chamber 20 decreases according to the spiral shape of the wall bodies 18b and 19b, and the height of the compression chamber 20, that is, the facing between the end plates 18a and 19a.
  • the distance between surfaces decreases. Therefore, the second wall body inclined portions 18b2, 18b6, 19b2, 19b6 and the second end plate inclined portions 18a2, 18a6, 19a2, 19a6 are compressed depending on the positions and shapes (for example, the inclination angle and the length in the spiral direction) of the second end plate inclined portions At least a part of each of the second region and the third region in which the volume of the chamber 20 decreases is set.
  • the refrigerant sucked from the suction port 21 on the outer peripheral side goes toward the inner peripheral side, the refrigerant is not only compressed by the reduction in the width of the compression chamber 20 according to the spiral shape of the wall bodies 18b and 19b, but also the compression chamber 20 Further compression is caused by a decrease in height, that is, a distance between the opposing surfaces between the end plates 18a and 19a. As a result, three-dimensional compression is possible, and downsizing can be realized.
  • the second region in which the volume of the compression chamber 20 decreases is set in front of the first region in the movement direction of the compression chamber 20 associated with the revolving orbiting motion of the orbiting scroll 19, and the third region is in the movement direction of the compression chamber 20. It is set after the first area.
  • the second region is a region from when the wall bodies 18b and 19b are engaged with each other on the outer peripheral side to form the compression chamber 20 and shut down until the first region starts.
  • the third region is a region from the end of the first region to the end of discharge of the compressed refrigerant from the discharge port 22.
  • a two-stage compression refrigeration cycle is realized in which the refrigerant is introduced into the middle of the compression process of the scroll compression mechanism 12 from the economizer 4 through the injection flow path 7 and the injection port 26.
  • a single stage provided with only one scroll compression mechanism 12 is provided between the second area and the third area where the volume of the compression chamber 20 decreases, and a first area in which the volume change of the compression chamber 20 is moderately or substantially constant is provided.
  • intermediate pressure refrigerant can be introduced from the economizer 4 during the compression process of the scroll compression mechanism 12.
  • 19a6 is not limited to smoothly connected slopes, but small steps that are unavoidably produced during machining or additive manufacturing (AM) are connected stepwise.
  • AM additive manufacturing
  • the inclined portion as a whole is viewed, the one that is continuously inclined is also included. However, large steps such as so-called stepped scrolls are not included.
  • a coating may be applied.
  • the coating include manganese phosphate treatment and nickel phosphorus plating.
  • the tooth tip heights at the outer peripheral side end portions 18b8 and 19b8 of the second wall inclined portions 18b2 and 19b2 arranged on the outer peripheral side with respect to the first wall inclined portions 18b4 and 19b4 are as follows.
  • the tooth tip heights at the inner peripheral side end portions 18b9 and 19b9 of the first wall body inclined portions 18b4 and 19b4 may be the same.
  • measurement can be performed at one end 18b8, 19b8 and the other end 18b9, 19b9 with the first wall inclined portions 18b4, 19b4 and the second wall inclined portions 18b2, 19b2 interposed therebetween.
  • the dimension measurement of the fixed scroll 18 or the orbiting scroll 19 can be suitably performed.
  • 19a8 may be the same as the bottom surface height at the inner peripheral side end portions 18a9, 19a9 of the first end plate inclined portions 18a4, 19a4.
  • a tip seal is provided at the tooth tip of the wall 18 b of the fixed scroll 18.
  • the tip seal is made of resin and seals the fluid by contacting the tooth bottom of the end plate 19a of the orbiting scroll 19 facing the tip seal.
  • the tip seal is accommodated in a tip seal groove 18d formed in the tooth tip of the wall 18b over the circumferential direction.
  • a tip seal groove 19d is formed on the tooth tip of the wall 19b of the orbiting scroll 19, and a tip seal is provided in the tip seal groove 19d.
  • FIG. 11A shows that the tip clearance T is small
  • FIG. 11B shows that the tip clearance T is large. Even if the tip clearance T changes due to the turning motion, the tip seal 28 is pressed from the back to the tooth bottom side of the end plate 19a by the compressed fluid, so that it can be followed and sealed.
  • the scroll compressor 1 described above operates as follows.
  • the orbiting scroll 19 revolves around the fixed scroll 18 by a driving source such as an electric motor (not shown).
  • a driving source such as an electric motor (not shown).
  • the fluid is sucked from the outer peripheral side of the scrolls 18 and 19, and the refrigerant is taken into the compression chamber 20 surrounded by the wall bodies 18b and 19b and the end plates 18a and 19a.
  • the refrigerant in the compression chamber 20 is compressed as it moves from the outer peripheral side to the inner peripheral side in the second region. Then, as shown in FIG. 12, the pressure in the compression chamber 20 increases. The compressed refrigerant moves to the first region, and in the first region, the refrigerant moves toward the inner peripheral side. Then, an intermediate pressure refrigerant is supplied from the economizer 4 to the compression chamber 20 via the injection pipe 25 and the injection port (fluid supply unit) 26. In the first region, as shown in FIG. 12, the pressure change in the compression chamber 20 is moderate or substantially constant, and the fluid is supplied to the compression chamber while maintaining the pressure difference with the refrigerant supplied from the economizer 4 at a predetermined level or more. 20 can be supplied.
  • the refrigerant moves to the third region, and in the third region, the refrigerant is compressed as it goes to the inner peripheral side, and the pressure in the compression chamber 20 rises again as shown in FIG.
  • the compressed refrigerant is finally discharged from the discharge port 22 formed in the fixed scroll 18.
  • the scroll compressor 1 of this embodiment there exist the following effects. Since the slope between the opposing surfaces of the end plates 18a, 19a is continuously reduced from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the wall bodies 18b, 19b, three-dimensional compression is possible, and miniaturization is achieved. Can be realized.
  • the sealing of the compression chamber 20 is started.
  • a first region in which the volume change of the compression chamber 20 is gradual or substantially constant is set. Since the injection port 26 is provided in the first region, the refrigerant is supplied to the compression chamber while maintaining the pressure difference with the supplied refrigerant at a predetermined level or higher while the pressure change in the compression chamber 20 is moderate or substantially constant. 20 can be reliably supplied.
  • the inclined portion is continuously increased or decreased, and fluid leakage can be reduced as compared with the conventional scroll fluid machine with a step provided on the wall body and the tooth bottom.
  • the tip seals 28 are provided at the tooth tips of the wall bodies 18b and 19b, the tip clearance T (see FIGS. 11A and 11B) between the tooth tips and the tooth bottom in the inclined portion changes according to the turning motion.
  • the tip seal can be made to follow, and fluid leakage can be suppressed.
  • the walls 18b and 19b and / or the end plates 18a and 19a are coated. As a result, it is possible to compensate for the machining variation of the inclined portion where it is difficult to obtain machining accuracy with the film thickness of the coating, and to further suppress fluid leakage.
  • the wall body flat portions 18b1, 18b7, 19b1, 19b7 and the end plate flat portions 18a1, 18a7, 19a1, 19a7 are provided on the outermost and innermost peripheral portions of the wall bodies 18b, 19b and the end plates 18a, 19a.
  • the flat portions 18b1, 18b7, 19b1, 19b7 and the end plate flat portions 18a1, 18a7, 19a1, 19a7 can be made.
  • the shape dimension of the fixed scroll 18 or the turning scroll 19 can be performed suitably. If the range of the flat part greatly exceeds 180 °, the area of the inclined part decreases and the inclination ⁇ of the inclined part increases. When the inclination ⁇ increases, the amount of change in the tip clearance T due to the turning diameter during the revolving turning motion increases, and there is a risk that fluid leakage will increase.
  • the wall body flat portions 18b1, 18b7, 19b1, 19b7 and the end plate flat portions 18a1, 18a7, 19a1, 19a7 are defined as 180 ° regions. However, this 180 ° is not strict, and an angle slightly exceeding 180 ° (for example, about 30 °) is allowed within a range where fluid leakage does not increase.
  • the inclination ⁇ of the inclined portion is made constant with respect to the circumferential direction in which the spiral wall bodies 18b and 19b extend. Thereby, the tip clearance T resulting from the turning diameter during the revolution turning motion can be made equal at each position of the inclined portion, and fluid leakage can be suppressed.
  • first wall body inclined portions 18b4, 19b4, the first end plate inclined portions 18a4, 19a4, the second wall body inclined portions 18b2, 18b6, 19b2, 19b6, and the second end plate inclined portions 18a2, 18a6, 19a2 are used.
  • 19a6 are provided on both scrolls 18, 19, but may be provided on either one of them.
  • the first wall body inclined portion 19b4 and the second wall body inclined portions 19b2 and 19b6 are provided on one wall body (for example, the wall body 19b of the orbiting scroll 19), and the other end plate (for example, the fixed scroll 18 of the fixed scroll 18).
  • the other wall body 18b and the one end plate 19a are flat.
  • the shape combined with the conventional stepped shape that is, the end plate 18a of the fixed scroll 18 is provided with the first end plate inclined portion 18a4 and the second end plate inclined portions 18a2, 18a6, while the end plate 19a of the orbiting scroll 19 is provided with the end plate 19a. You may combine with the shape in which the step part was provided.
  • the wall flat portions 18b1, 18b7, 19b1, 19b7 and the end plate flat portions 18a1, 18a7, 19a1, 19a7 are provided, but the inner peripheral side and / or the outer peripheral side flat portions are omitted. You may make it provide the 2nd wall body inclination part 18b2, 19b2 extending in the whole wall body 18b, 19b.
  • the present embodiment has been described as a scroll compressor, the present invention can also be applied to a scroll expander used as an expander.

Abstract

圧縮工程途中に中間圧の冷媒を確実に導入でき、圧縮機効率の向上を図ることが可能なスクロール流体機械を提供することを目的とする。スクロール圧縮機(１)は、固定スクロール（１８）と、旋回スクロール（１９）とを備え、圧縮室（２０）の密閉が開始された後、圧縮室（２０）の容積変化が緩やか又は略一定となる第１領域が設定され、壁体（１８ｂ）及び壁体（１９ｂ）は、渦巻方向の外周側から内周側に向かって該壁体（１８ｂ），（１９ｂ）の高さが連続的に増加する第１壁体傾斜部を有し、端板（１８ａ）及び端板（１９ａ）は、第１壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該第１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、第１壁体傾斜部及び第１端板傾斜部の位置及び形状によって、第１領域の少なくとも一部が設定されている。

Description

スクロール流体機械
　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又は膨張するスクロール流体機械が知られている。スクロール流体機械のうちスクロール圧縮機は、例えば空気調和機などに適用される冷凍サイクルを循環する冷媒を圧縮する装置である。
　冷凍サイクルとして、ヒートポンプの能力向上やＣＯＰ（coefficient　of　performance）向上のため、冷媒を２段に分けて圧縮する２段圧縮冷凍サイクルが用いられる場合がある。２段圧縮冷凍サイクルは、エコノマイザ（気液分離器）が二つの膨張弁の間に設けられ、中間圧を有する冷媒をエコノマイザから圧縮過程の途中へ導入する。この冷凍サイクルは、ガスインジェクションサイクル、又は、エコノマイザーサイクルとも呼ばれる。
特開２００６－３１２８９８号公報
　上述した２段圧縮冷凍サイクルを実現するためには、圧縮機の構造として、以下の３通りのいずれかが必要とされる。（１）高段圧縮部と低段圧縮部を１台の圧縮機の内部に収容する二段圧縮機において、低段圧縮部の吐出側と高段圧縮部の吸入側の間に中間圧の冷媒を導入する。（２）圧縮部を一つのみ備える単段圧縮機を２台直列に接続し、低段圧縮機の吐出側と高段圧縮機の吸入側の間に中間圧の冷媒を導入する。（３）圧縮部を一つのみ備える単段圧縮機において、圧縮部の圧縮工程途中に中間圧の冷媒を導入する。
　上記（１）の場合、高段圧縮部と低段圧縮部を内部に収容する二段圧縮機が必要であるため、圧縮機単体の構造が複雑になる。上記（２）の場合、圧縮機が２台必要であるため、冷凍サイクルを構成するシステムが複雑になり、システムの大型化を招く。上記（３）の場合、圧縮部において中間圧の冷媒が導入されている間も圧縮室内の容積が減少し、冷媒の圧縮が進行する。そのため、圧縮室内の冷媒の圧力が高まり、導入前の冷媒の圧力との差が低下して、十分な量の冷媒を導入できない場合がある。この場合、ヒートポンプの能力向上やＣＯＰの向上を十分に図ることができない。
　上述した特許文献１では、スクロール圧縮機の壁体の上縁に壁体段付き部が形成され、壁体には、壁体段付き部よりも渦巻き方向の中心側に高さが高い高部位、外周端側に高さが低い低部位が形成される。壁体が立設される端板の一側面に端板段付き部が形成され、一側面には端板段付き部よりも渦巻き方向の中心側に面が低い低面部、外周端側で面が高い高面部が形成される。端板段付き部は、壁体段付き部に対向する位置に形成される。低面部における端板段付き部の近傍領域に、圧縮室内の流体圧力よりも高圧の流体を圧縮室内に供給する流体供給部（インジェクションポート）が設けられている。
　特許文献１の構成では、渦巻き方向の中心側に移動する圧縮室が壁体段付き部及び端板段付き部を通過する際に、圧縮室の容積減少率を緩やかにする、又は、容積を増加させることができる。流体供給部が低面部における端板段付き部の近傍領域に設けられている。
　特許文献１では、旋回スクロール部材の旋回によって圧縮室の密閉が開始される時（吸入締め切り時）から、圧縮室の容積の減少率が緩やかな区間、又は、容積が増加する区間として設定された区間までの間隔が短い。そのため、冷媒が圧縮室に導入されることで、圧縮室内の圧力が早期に中間圧力（インジェクション圧力）まで高まるため、導入後の圧力で圧縮を行う期間が長くなり、無駄な圧縮動力が生じる。
壁体段付き部及び端板段付き部を境界にして、渦巻き方向の外周端側から中心側へ向けて、低部位と高部位、又は、高面部と底面部が切り替わるため、容積の変化は、段差の高さと位置のみの調整となる。そのため、容積が略一定となる区間を設けることが困難であり、かつ、容積がほぼ一定となる区間の旋回角度範囲を設定する際、自由度が低い。
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、圧縮工程途中又は膨張工程途中に中間圧の冷媒を確実に導入することが可能な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圧縮機は、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壁体と噛み合って密閉空間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、前記密閉空間の密閉が開始された後、前記密閉空間の容積変化が緩やか又は略一定となる第１領域が設定され、前記第１端板及び前記第２端板の少なくとも一方は、渦巻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加する第１壁体傾斜部を有し、前記第１壁体及び前記第２壁体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第１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壁体傾斜部及び前記第１端板傾斜部の位置及び形状によって、前記第１領域の少なくとも一部が設定されている。
この構成によれば、第１スクロール部材と第２スクロール部材が相対的に公転旋回運動を行い、第２壁体が第１壁体と噛み合うことによって密閉空間が形成される。そして、公転旋回運動によって、密閉空間の密閉が開始された後、密閉空間の容積変化が緩やか又は略一定となる第１領域が設定されている。
　第１壁体傾斜部における壁体の高さが渦巻方向の外周側から内周側に向かって連続的に増加し、第１端板傾斜部において、第１壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が第１壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する。これにより、公転旋回運動時、壁体の渦巻形状に応じて密閉空間の幅が減少すると共に、密閉空間の高さ、すなわち、端板間の対向面間距離が増加する。したがって、第１壁体傾斜部及び第１端板傾斜部の位置及び形状によって、密閉空間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、密閉空間内の圧力が略一定に維持される。
さらに、壁体の高さが連続的に増加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。
第１壁体傾斜部及び第１端板傾斜部の傾斜は、滑らかに接続された傾斜に限定されるものではなく、小さな段差が階段状に接続されており、第１壁体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。第１壁体傾斜部及び第１端板傾斜部は、第１スクロール部材及び第２スクロール部材の両側に設けてもよいし、いずれか一方に設けてもよい。一方の壁体に第１壁体傾斜部を設け、他方の端板に第１端板傾斜部を設けた場合には、他方の壁体と一方の端板は平坦としてもよいし、従来の段付き形状と組み合わせた形状としてもよい。
上記発明の一態様において、前記第１端板又は前記第２端板に、前記密閉空間内の流体圧力よりも高圧の流体を前記密閉空間内に供給する流体供給部が設けられ、前記流体供給部が前記第１領域に設けられてもよい。
この構成によれば、第１端板又は第２端板に流体供給部が設けられ、流体供給部は、密閉空間内の流体圧力よりも高圧の流体を圧縮機室内に供給する。そして、密閉空間の容積変化が緩やか又は略一定となる第１領域に流体供給部が設けられることから、密閉空間内の圧力上昇が緩やか又は略一定の過程において、供給される流体との圧力差を所定以上に維持したまま、流体を密閉空間へ供給できる。
上記発明の一態様において、前記第１領域の前に前記密閉空間の容積が減少する第２領域と、前記第１領域の後に前記密閉空間の容積が減少する第３領域とが設定されてもよい。
この構成によれば、スクロール流体機械がスクロール圧縮機として適用される場合、密閉空間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、流体が内周側に向かうにしたがい、密閉空間内の圧力が上昇する。圧力が上昇した流体は、第１領域では、内周側に向かうにしたがい、密閉空間内の圧力が略一定に維持される。そして、密閉空間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、流体が内周側に向かうにしたがい、密閉空間内の圧力が再び上昇する。
上記発明の一態様において、前記第１壁体及び前記第２壁体の少なくとも一方は、渦巻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壁体及び前記第２壁体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第２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壁体傾斜部及び前記第２端板傾斜部の位置及び形状によって、前記第２領域及び前記第３領域のそれぞれの少なくとも一部が設定されてもよい。
この構成によれば、第２壁体傾斜部における壁体の高さが外周側から内周側に向かって減少し、第２端板傾斜部において、第２壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が第２壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する。したがって、第２壁体傾斜部及び第２端板傾斜部の位置及び形状によって、密閉空間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。これにより、外周側から吸い込まれた流体は内周側に向かうにしたがい、壁体の渦巻形状に応じた密閉空間の幅の減少によって圧縮されるだけでなく、密閉空間の高さ、すなわち、端板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。
上記発明の一態様において、前記第１壁体傾斜部よりも外周側に配置される前記第２壁体傾斜部の外周側端部における歯先高さは、前記第１壁体傾斜部の内周側端部における歯先高さと同一でもよい。
この構成によれば、第１壁体傾斜部及び第２壁体傾斜部を間に挟んだ両側の端部で測定を行うことで、第１スクロール部材又は第２スクロール部材の寸法測定を好適に行うことができる。
上記発明の一態様において、前記第１端板傾斜部よりも外周側に配置される前記第２端板傾斜部の外周側端部における歯底面高さは、前記第１端板傾斜部の内周側端部における歯底面高さと同一でもよい。
この構成によれば、第１端板傾斜部及び第２端板傾斜部を間に挟んだ両側の端部で測定を行うことで、第１スクロール部材又は第２スクロール部材の寸法測定を好適に行うことができる。
上記発明の一態様において、前記第１壁体及び前記第２壁体の歯先には、対向する歯底に接触して流体をシールするチップシールが設けられてもよい。
この構成によれば、両スクロール部材が相対的に公転旋回運動を行うと、旋回直径（旋回半径×２）分だけ、第１／第２壁体傾斜部の歯先の位置と第１／第２端板傾斜部の歯底の位置がずれる。この歯先と歯底の位置ずれに起因して歯先と歯底との間の隙間（チップクリアランス）が変化する。このチップクリアランスの変化の影響によるも流体漏れを抑制するために、第１壁体及び第２壁体の歯先にチップシールを設けることとした。
上記発明の一態様において、前記第１壁体及び前記第２壁体の歯先と、前記歯先に対向する歯底の少なくとも一方には、コーティングが施されてもよい。
この構成によれば、第１壁体及び第２壁体の歯先と、歯先に対向する歯底の少なくとも一方にコーティングを施すことにより、加工精度を出すのが難しい傾斜部の加工バラツキをコーティングの膜厚で補うことができる。これにより、流体漏れを抑制することができる。
上記発明の一態様において、前記第１壁体及び前記第２壁体の最外周部及び／又は最内周部には、高さが変化しない壁体平坦部が設けられ、前記第１端板及び前記第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てもよい。
この構成によれば、壁体の歯先が傾斜していると計測点の設定が難しく計測精度を上げることが困難となる。そこで、壁体及び端板の最外周部及び／又は最内周部に平坦部を設けることとし、形状測定を精度良く行うこととした。これにより、スクロール形状の寸法管理やチップクリアランス管理が容易になる。
上記発明の一態様において、前記壁体平坦部及び前記端板平坦部は、前記第１スクロール部材又は前記第２スクロール部材の中心回りに１８０°の領域にわたって設けられてもよい。
この構成によれば、壁体平坦部及び端板平坦部を１８０°の領域にわたって設けることで、第１スクロール部材又は第２スクロール部材の中心を挟んだ両側の平坦部で測定を行うことができる。これによりスクロール部材の寸法測定を好適に行うことができる。
平坦部の範囲が１８０°を大きく超えてしまうと、第１／第２壁体傾斜部又は第１／第２端板傾斜部が設けられる領域が減少し、傾斜の傾き角度が大きくなってしまう。傾き角度が大きくなると公転旋回運動時の旋回直径に起因するチップクリアランスの変化量が大きくなり流体漏れが大きくなるおそれがある。したがって、壁体平坦部及び端板平坦部は１８０°の領域とすることが好ましい。ただし、１８０°は厳密なものではなく、流体漏れが大きくならない範囲で１８０°を多少超えた角度は許容される。
本発明によれば、密閉空間の容積変化が緩やか又は略一定となる領域が設定されるため、圧縮工程途中に中間圧の冷媒を確実に導入でき、さらに、密閉空間内の圧力上昇を抑制できる。スクロール流体機械がスクロール圧縮機として適用される場合、圧縮機効率の向上を図ることができる。壁体の高さが連続的に増加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。
本発明の一実施形態に係る冷凍サイクルを示す構成図である。 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す部分縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロールを示す縦断面図であり、図４のIII－III線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る固定スクロールを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る固定スクロールの壁体の歯先及び端板を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る固定スクロールの壁体及び端板を渦巻方向に展開して示した側面図である。 本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の旋回スクロールを示す縦断面図であり、図８のVII-VII線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る旋回スクロールを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る旋回スクロールの壁体の歯先及び端板を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る旋回スクロールの壁体及び端板を渦巻方向に展開して示した側面図である。 本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機のチップシール隙間を示し、チップシール隙間が相対的に小さい状態を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機のチップシール隙間を示し、チップシールが相対的に大きい状態を示す側面図である。 圧縮室の容積と旋回角の関係を示すグラフ、及び、圧縮室の圧力と旋回角の関係を示すグラフである。
　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。
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（流体供給部）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加するように、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。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。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Ｏ２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Ｏ１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。
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。第１領域における圧縮室２０の緩やかな容積変化又は略一定である容積変化とは、第２領域又は第３領域における圧縮室２０の容積変化と比較して緩やか又は略一定であることをいう。
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。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。
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。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１１ＡではチップクリアランスＴが小さく、図１１Ｂ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。
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２０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（流体供給部）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。
端板１８ａ，１９ａ間の対向面間距離が壁体１８ｂ，１９ｂの外周側から内周側に向かって連続的に減少する傾斜を設けることとしたので、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。
端板１８ａ，１９ａ間の対向面間距離が壁体１８ｂ，１９ｂの外周側から内周側に向かって連続的に増加する傾斜を設けることとしたので、圧縮室２０の密閉が開始された後、圧縮室２０の容積変化が緩やか又は略一定となる第１領域が設定される。第１領域にインジェクションポート２６が設けられることから、圧縮室２０内の圧力変化が緩やかな又は略一定の過程において、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へ確実に供給できる。
　端板１８ａ，１９ａ間の対向面間距離が壁体１８ｂ，１９ｂの外周側から内周側に向かって連続的に減少する傾斜を設けることとしたので、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。
さらに、傾斜部が連続的に増加又は減少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。
各壁体１８ｂ，１９ｂの歯先にチップシール２８を設けることとしたので、旋回運動に応じて傾斜部における歯先と歯底との間のチップクリアランスＴ（図１１Ａ、１１Ｂ参照）が変化しても、チップシールを追従させることができ、流体漏れを抑制することができる。
壁体１８ｂ，１９ｂ及び／又は端板１８ａ，１９ａにコーティングを施すこととした。これにより、加工精度を出すのが難しい傾斜部の加工バラツキをコーティングの膜厚で補うことができ、流体漏れをさらに抑制することができる。
壁体１８ｂ，１９ｂ及び端板１８ａ，１９ａの最外周部及び最内周部に壁体平坦部１８ｂ１，１８ｂ７，１９ｂ１，１９ｂ７及び端板平坦部１８ａ１，１８ａ７，１９ａ１，１９ａ７を設けることとした。これにより、壁体の歯先が傾斜していると計測点の設定が難しく計測精度を上げることが困難となることを回避して、形状測定を精度良く行うことができる。そして、スクロール形状の寸法管理やチップクリアランス管理が容易になる。
壁体平坦部１８ｂ１，１８ｂ７，１９ｂ１，１９ｂ７及び端板平坦部１８ａ１，１８ａ７，１９ａ１，１９ａ７を１８０°の領域にわたって設けることで、スクロール１８，１９の中心０１，０２を挟んだ両側の平坦部で測定を行うことができる。これにより固定スクロール１８又は旋回スクロール１９の形状寸法を好適に行うことができる。
平坦部の範囲が１８０°を大きく超えてしまうと、傾斜部の領域が減少し傾斜部の傾きφが大きくなってしまう。傾きφが大きくなると公転旋回運動時の旋回直径に起因するチップクリアランスＴの変化量が大きくなり流体漏れが大きくなるおそれがある。したがって、壁体平坦部１８ｂ１，１８ｂ７，１９ｂ１，１９ｂ７及び端板平坦部１８ａ１，１８ａ７，１９ａ１，１９ａ７は１８０°の領域とされている。ただし、この１８０°は厳密なものではなく、流体漏れが大きくならない範囲で１８０°を多少（例えば３０°程度）超えた角度は許容される。
傾斜部の傾きφを、渦巻状の壁体１８ｂ，１９ｂが延在する周方向に対して一定となるようにした。これにより、公転旋回運動時の旋回直径に起因するチップクリアランスＴを傾斜部の各位置において同等とすることができ、流体漏れを抑制することができる。
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。
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
２　　　　：凝縮器
３　　　　：第１膨張弁
４　　　　：エコノマイザ
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
１８ａ　　：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
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
１９ａ　　：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
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 (10)

  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壁体と噛み合って密閉空間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、
    　前記密閉空間の密閉が開始された後、前記密閉空間の容積変化が緩やか又は略一定となる第１領域が設定され、
    　前記第１壁体及び前記第２壁体の少なくとも一方は、渦巻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加する第１壁体傾斜部を有し、
    　前記第１端板及び前記第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第１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壁体傾斜部及び前記第１端板傾斜部の位置及び形状によって、前記第１領域の少なくとも一部が設定されているスクロール流体機械。
  2. 　前記第１端板又は前記第２端板に、前記密閉空間内の流体圧力よりも高圧の流体を前記密閉空間内に供給する流体供給部が設けられ、
    　前記流体供給部が前記第１領域に設けられる請求項１に記載のスクロール流体機械。
  3. 　前記第１領域の前に前記密閉空間の容積が減少する第２領域と、前記第１領域の後に前記密閉空間の容積が減少する第３領域とが設定される請求項１又は２に記載のスクロール流体機械。
  4. 　前記第１壁体及び前記第２壁体の少なくとも一方は、渦巻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壁体及び前記第２壁体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第２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壁体傾斜部及び前記第２端板傾斜部の位置及び形状によって、前記第２領域及び前記第３領域のそれぞれの少なくとも一部が設定されている請求項３に記載のスクロール流体機械。
  5. 　前記第１壁体傾斜部よりも外周側に配置される前記第２壁体傾斜部の外周側端部における歯先高さは、前記第１壁体傾斜部の内周側端部における歯先高さと同一である請求項４に記載のスクロール流体機械。
  6. 　前記第１端板傾斜部よりも外周側に配置される前記第２端板傾斜部の外周側端部における歯底面高さは、前記第１端板傾斜部の内周側端部における歯底面高さと同一である請求項４又は５に記載のスクロール流体機械。
  7. 　前記第１壁体及び前記第２壁体の歯先には、対向する歯底に接触して流体をシールするチップシールが設けられている請求項１から６のいずれかに記載のスクロール流体機械。
  8. 　前記第１壁体及び前記第２壁体の歯先と、前記歯先に対向する歯底の少なくとも一方には、コーティングが施されている請求項１から７のいずれかに記載のスクロール流体機械。
  9. 　前記第１壁体及び前記第２壁体の最外周部及び／又は最内周部には、高さが変化しない壁体平坦部が設けられ、
    　前記第１端板及び前記第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ている請求項１から８のいずれかに記載のスクロール流体機械。
  10. 　前記壁体平坦部及び前記端板平坦部は、前記第１スクロール部材又は前記第２スクロール部材の中心回りに１８０°の領域にわたって設けられている請求項９に記載のスクロール流体機械。
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