JP2011038480A - スクロール型流体機械 - Google Patents

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。
【選択図】図２

Description

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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