(57)【要約】  ポート開口面積を確保しつつ、揺動スクロールの１回転中のポート開口面積の変動を抑えて、高効率で信頼性の高いスクロール流体機械を得る。  本スクロール流体機械では、作動流体を吸入するための吸入ポート（３５ａ、３５ｂ）が、第２螺旋状歯（５１ｃ）の巻き始め端部近傍と、第２螺旋状歯（５１ｃ）の巻き始め端部から伸開角で略９０度離れた位置の第２螺旋状歯（５１ｃ）の内向面側とに開口するように、第２台板（５１ａ）に設けられている。そして、作動流体を吐出するための吐出ポートが、第１螺旋状歯の巻き始め端部近傍と、第１螺旋状歯の巻き始め端部から伸開角で略９０度離れた位置の第１螺旋状歯の内向面側とに開口するように、第１台板に設けられている。
2009125608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、  上記密閉容器内に上部空間を画成するように配設され、第１螺旋状歯および第１螺旋状溝が第１台板の下面に形成された第１固定スクロールと、  上螺旋状歯および上螺旋状溝と下螺旋状歯および下螺旋状溝が第３台板の両面に形成されて構成され、該上螺旋状歯が上記第１螺旋状歯と咬合するように上記第１固定スクロールの下面側に相対して配設された揺動スクロールと、  第２螺旋状歯および第２螺旋状溝が第２台板の上面に形成されて構成され、該第２螺旋状歯が上記下螺旋状歯と咬合するように上記揺動スクロールの下面側に相対して配設され、上記密閉容器内に下部空間を画成する第２固定スクロールと、  上記第１固定スクロールの第１軸受部と上記第２固定スクロールの第２軸受部とに軸支され、かつ上記揺動スクロールのボス部を貫通して配設され、該揺動スクロールを揺動運動させる主軸と、を備え、  上記揺動スクロールが上記第１および第２固定スクロールに対して揺動運動して、上記揺動スクロールの上面側および下面側でそれぞれ作動流体を圧縮或いは膨張させるスクロール流体機械において、  上記作動流体を出入りさせるためのポートが、上記第１螺旋状歯および上記第２螺旋状歯のそれぞれの巻き始め端部近傍と、上記第１螺旋状歯および上記第２螺旋状歯のそれぞれの巻き始め端部から伸開角で略９０度離れた位置の該第１螺旋状歯および該第２螺旋状歯のそれぞれの内向面側とに開口するように、上記第１台板および上記第２台板に設けられていることを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項２】
上記第１螺旋状歯および上記第２螺旋状歯のそれぞれの巻き始め端部近傍に開口するように設けられた上記ポートの開口形状は略円形であり、  上記第１螺旋状歯および上記第２螺旋状歯のそれぞれの巻き始め端部から伸開角で略９０度離れた位置に開口するように設けられた上記ポートの開口形状は、該第１螺旋状歯および該第２螺旋状歯のそれぞれの内向面側周壁面に沿って湾曲した、又は直線状の長円形状であることを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、冷凍・空調用途の冷凍サイクル内で圧縮機または膨張機として用いられ、揺動スクロールが一対の固定スクロール間に揺動運動可能に配置されたスクロール流体機械に関し、特に、中央部の室に作動流体を出入りさせるポート構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  冷凍・空調用に用いられる冷凍サイクルにおいて、昇圧、又は減圧過程をスクロール型の流体機械で行う場合、入口と出口との間の差圧に起因する揺動スクロールの軸方向に作用するガス荷重、所謂スラスト負荷を適切に支持、又は処理することが、サイクルの高効率化および信頼性確保にとって重要である。【０００３】  特に、二酸化炭素を冷媒として用いるような冷凍サイクルでは、高低圧の差圧が非常に大きくなる。そのため、流体潤滑面でスラスト負荷を支持するような常套的な方法では、スラスト負荷の支持が困難である。【０００４】  このようなスラスト負荷の支持に関する課題を解決するために、揺動スクロールの台板両面に渦巻を設け、揺動スクロールの両渦巻を揺動スクロールの両側に配設された固定スクロールのそれぞれの渦巻と組み合わせて揺動スクロールの両側に圧縮室と膨張室とを形成し、圧縮／膨張過程において揺動スクロールに作用する軸方向のスラスト負荷を相殺するようにした両面式のスクロール流体機械は公知である。【０００５】  この両面式のスクロール流体機械において、揺動スクロールの台板の両面に渦巻が形成されており、揺動スクロールを駆動、又は支持する主軸は、揺動スクロールの渦巻中央部を貫通して両固定スクロールの中央に設けられた軸受部で両持ち支持される。このとき、固定スクロールの渦巻の巻き始め部の底面に形成されるポートは、主軸が貫通している揺動スクロールのボス部の揺動運動範囲の外側に位置している必要がある。そこで、ポート開口面積を確保するためには、固定スクロールの渦巻の巻き始め部を、軸受部外周側のインボリュート曲線の途中位置とする必要があり、効率が低下する。また、固定スクロールの渦巻の巻き始め部をインボリュート曲線の始点側に近づけてポート開口面積を確保しようとすると、ポート開口が揺動スクロールのボス部と干渉し、ポート開口面積の変動が大きくなってしまう。【０００６】  このような両面式のスクロール流体機械における課題を解決するために、固定スクロールの螺旋状溝のスクロール中心側周壁面を半円形状面に形成し、半円形状面の螺旋状溝の内側壁面にポート開口を設け、揺動スクロールの螺旋状ラップ内周端がスクロール中心側周壁面に沿って摺接し、ポート開口から作動流体を排出あるいは吸入するようにした両面式のスクロール流体機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００７】  特許文献１に記載された従来のスクロール流体機械においては、ポート開口が固定スクロールの螺旋状溝のスクロール中心側周壁面に形成されているので、ポート開口と揺動スクロールのボス部との干渉が回避される。そこで、ポート開口を螺旋状溝の底面に形成する場合に比べ、固定スクロールの渦巻の巻き始め部をインボリュート曲線の始端側にシフトすることができ、高効率化が図られる。【０００８】  また、両面式ではないが、軸貫通構造のスクロール形圧縮機においては、固定スクロールに２つの吐出ポートを設け、これらの吐出ポートを固定スクロールの軸心に対称に配置するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。【０００９】  特許文献２に記載された従来のスクロール形圧縮機においては、吐出過程をバランスさせることにより振動・��音を低減し、信頼性を向上できる効果が得られる。【００１０】
【特許文献１】特開平１１−１４１３０１号公報
【特許文献２】特開平０４−２３４５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  特許文献１に記載された従来のスクロール流体機械では、ポート開口が固定スクロールの螺旋状溝の面積の小さいスクロール中心側周壁面に形成されているので、十分なポート開口面積を確保できないという不具合があった。さらに、揺動スクロールの螺旋状ラップ内周端が固定スクロールのスクロール中心側周壁面に沿って摺接移動するとき、この狭窄部を通過する圧損が大きいため、螺旋状ラップ内周端を挟む螺旋状ラップの内向面側の室と外向面側の室とに対する実質的な開口面積が均等ではなくなるという不具合もあった。【００１２】  また、特許文献２に記載された従来のスクロール形圧縮機では、軸心に対称に配置したポートを閉塞しないように揺動スクロール渦巻の軸貫通ボス部を切り欠いた図が示されており、ポート対称配置により吐出過程をバランスさせるには、前述のボス部との干渉という問題を避ける代わりに死容積の増大を招かざるを得ないという不具合があった。【００１３】  本発明は、ポート開口を、螺旋状溝のスクロール中心側周壁面に形成した場合、及び軸心に対称に配置した場合には、上述のような新たな問題が生じることから、螺旋状溝の底面に形成されるポート開口の配置を揺動スクロールのボス部の揺動運動範囲とのオーバーラップを最小限とするようにして、ポート開口を螺旋状溝の底面に形成することによる上述の問題を解決するものである。【００１４】  つまり、この発明は、中央部の室に作動流体を出入りさせるポートを螺旋状歯の巻き始め端部近傍と、螺旋状歯の巻き始め端部から伸開角で略９０度離れた螺旋状歯の内向面側との螺旋状溝の底面に開口するように設け、ポート開口面積を確保しつつ、揺動スクロールの１回転中のポート開口面積の変動を抑えて、高効率で信頼性の高いスクロール流体機械を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  この発明のスクロール流体機械は、密閉容器と、上記密閉容器内に上部空間を画成するように配設され、第１螺旋状歯および第１螺旋状溝が第１台板の下面に形成された第１固定スクロールと、上螺旋状歯および上螺旋状溝と下螺旋状歯および下螺旋状溝が第３台板の両面に形成されて構成され、該上螺旋状歯が上記第１螺旋状歯と咬合するように上記第１固定スクロールの下面側に相対して配設された揺動スクロールと、第２螺旋状歯および第２螺旋状溝が第２台板の上面に形成されて構成され、該第２螺旋状歯が上記下螺旋状歯と咬合するように上記揺動スクロールの下面側に相対して配設され、上記密閉容器内に下部空間を画成する第２固定スクロールと、上記第１固定スクロールの第１軸受部と上記第２固定スクロールの第２軸受部とに軸支され、かつ上記揺動スクロールのボス部を貫通して配設され、該揺動スクロールを揺動運動させる主軸と、を備え、上記揺動スクロールが上記第１および第２固定スクロールに対して揺動運動して、上記揺動スクロールの上面側および下面側でそれぞれ作動流体を圧縮或いは膨張させる。そして、上記作動流体を出入りさせるためのポートが、上記第１螺旋状歯および上記第２螺旋状歯のそれぞれの巻き始め端部近傍と、上記第１螺旋状歯および上記第２螺旋状歯のそれぞれの巻き始め端部から伸開角で略９０度離れた位置の該第１螺旋状歯および該第２螺旋状歯のそれぞれの内向面側とに開口するように、上記第１台板および上記第２台板に設けられている。
【発明の効果】
【００１６】  この発明によれば、作動流体を出入りさせるためのポートが、第１螺旋状歯および第２螺旋状歯のそれぞれの巻き始め端部近傍と、第１螺旋状歯および第２螺旋状歯のそれぞれの巻き始め端部から伸開角で略９０度離れた位置の第１螺旋状歯および該第２螺旋状歯のそれぞれの内向面側とに開口するように、第１台板および第２台板に設けられている。そこで、作動流体を出入りさせるためのポートが第１螺旋状歯および第２螺旋状歯のそれぞれの巻き始め端部側の２箇所に設けられているので、第１螺旋状歯および第２螺旋状歯の巻き始め部をインボリュート曲線の伸開方向に過度にシフトさせることなく、また対称位置に2つのポートを配置したときのようにボス部を切り欠くことに撚る死容積の増大を招くことなく、十分なポート開口面積を確保することができる。また、揺動スクロールが揺動する際に、一方のポートが揺動スクロールのボス部と干渉して開口の一部が閉塞しても、他方のポートがボス部と干渉せず、揺動スクロールの１回転中におけるポートの総開口面積の変動が小さくなる。その結果、著しい圧損が生じることによる効率低下および断続的な膨張過程の発生が抑えられ、高効率および高信頼性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１によるスクロール流体機械の構成を示す縦断面図である。
【図２】この発明の一実施の形態によるスクロール流体機械を搭載した冷凍サイクルの回路図である。
【図３】図２に示される冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図である。
【図４】この発明の一実施の形態によるスクロール流体機械に適用されるサブ圧縮機構における螺旋状歯とその配置状態を示す概略図である。
【図５】この発明の一実施の形態によるスクロール流体機械に適用される膨張機構における螺旋状歯とその配置状態を示す概略図である。
【図６】この発明の一実施の形態によるスクロール流体機械のサブ圧縮機構における揺動スクロールの揺動運動によるポート閉塞状況を説明する図である。
【図７】この発明の一実施の形態によるスクロール流体機械の膨張機構における揺動スクロールの揺動運動によるポート閉塞状況を説明する図である。
【図８】この発明の一実施の形態によるスクロール流体機械の膨張機構における吸入ポートの総開口面積の変動を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  図１はこの発明の一実施の形態によるスクロール流体機械の構成を示す縦断面図である。ここで、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通する。さらに、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であって、これらの記載に限定されるものではない。なお、この実施の形態によるスクロール流体機械は、二酸化炭素のような高圧側が超臨界となる冷媒（作動流体）を用い、膨張機構部が冷凍サイクル内の膨張過程を行い、サブ圧縮機構部が膨張過程の冷媒から回収した機械エネルギーを動力として冷凍サイクル内の圧縮過程の一部を行う圧縮機一体型膨張機として用いられることを想定している。【００１９】  図１において、スクロール膨張機１の密閉容器４内の下方には、膨張機構２が設置されており、膨張機構２の上方には、サブ圧縮機構３が設置されている。膨張機構２は、第２台板５１ａの上面に第２螺旋状歯５１ｃを形成した第２固定スクロール５１と、第３台板５３ａの下面に下螺旋状歯５３ｃを形成した揺動スクロール５３とからなる。第２固定スクロール５１の第２螺旋状歯５１ｃと揺動スクロール５３の下螺旋状歯５３ｃとは、逆の巻き方向で、咬合するように配置されている。また、サブ圧縮機構３は、第１台板５２ａの下面に第１螺旋状歯５２ｃを形成した第１固定スクロール５２と、第３台板５３ａの上面に上螺旋状歯５３ｄを形成した揺動スクロール５３とからなる。第１固定スクロール５２の第１螺旋状歯５２ｃと揺動スクロール５３の上螺旋状歯５３ｄとは、逆の巻き方向で、咬合するように配置されている。ここで、サブ圧縮機構３の第１螺旋状歯５２ｃと膨張機構２の第２螺旋状歯５１ｃ、膨張機構２の下螺旋状歯５３ｃとサブ圧縮機構３の上螺旋状歯５３ｄとは、各々同じ巻き方向で、揺動スクロール５３が揺動したときに、一方で圧縮、他方で膨張できるようになっている。【００２０】  主軸７８は、膨張機構２の第２固定スクロール５１およびサブ圧縮機構３の第１固定スクロール５２それぞれの中央に形成された軸受部５１ｂ，５２ｂによって、回転自由に両持ち支持されている。スリーブ７５が主軸７８の軸受部５１ｂに対応する部分に同軸に外嵌状態に嵌め込まれている。スライダ７４が揺動スクロール５３の中央に穿設された揺動軸受部５３ｂに内嵌状態に嵌め込まれている。そして、主軸７８の中央部に形成された偏心軸部８０が、スライダ７４に穿設された軸嵌入孔８１に嵌入されている。これにより、スライダ７４の外径中心と主軸７８の軸心との間の距離が変動可能で、スライダ７４が揺動スクロール５３に作用するガス圧による力で揺動半径が大きくなる方向に移動する可変半径クランク機構を構成し、揺動スクロール５３が揺動運動できる。【００２１】  膨張機構２の外周であって密閉容器４の側面には、冷媒を吸入する膨張吸入管１５および膨張した冷媒を吐出する膨張吐出管１６が設置されている。一方、サブ圧縮機構３の外周であって密閉容器４の側面には、冷媒を吸入するサブ圧縮吸入管（図示せず）および圧縮した冷媒を吐出するサブ圧縮吐出管２０が設置されている。【００２２】  サブ圧縮機構３においては、第１固定スクロール５２��よび揺動スクロール５３それぞれの第１螺旋状歯５２ｃおよび上螺旋状歯５３ｄの先端には、第１固定スクロール５２の第１螺旋状歯５２ｃと揺動スクロール５３の上螺旋状歯５３ｄとで形成されるサブ圧縮室３ａを仕切るチップシール７１が装着されている。また、第１固定スクロール５２における揺動スクロール５３に対向する面であって第１螺旋状歯５２ｃの外周には、揺動スクロール５３と第１固定スクロール５２とをシールする外周シール７３が設けられている。【００２３】  一方、膨張機構２においては、揺動スクロール５３の第２固定スクロール５１に対向する面であって揺動軸受部５３ｂの外周には、揺動スクロール５３と第２固定スクロール５１とをシールする内周シール７２が設けられている。また、第２固定スクロール５１の第２螺旋状歯５１ｃおよび揺動スクロール５３の下螺旋状歯５３ｃの先端には、第２固定スクロール５１の第２螺旋状歯５１ｃと揺動スクロール５３の下螺旋状歯５３ｃとで形成される膨張室２ａを仕切るチップシール７１が装着されている。【００２４】  揺動スクロール５３は、サブ圧縮機構３側に設けたオルダムリング７７によって、自転を規正される。また、揺動スクロール５３が揺動運動することによって発生する遠心力を相殺するために、上および下バランサ７９ａ，７９ｂが主軸７８の両端側に取り付けられている。主軸７８の下端には、油ポンプ７６が取り付けられ、密閉容器４の下部空間の底部に貯留されている潤滑油９を各軸受部に供給する。【００２５】  主軸７８内には、主に軸受部５１ｂに給油する油孔７８ａ、軸受部５２ｂおよび揺動軸受部５３ｂに給油する油孔７８ｂ、およびガス抜き孔７８ｃが設けられている。そして、主軸７８の軸受部５２ｂに対応する部分の外周面には、螺旋溝（図示せず）が設けられており、油孔７８ｂを介して軸受部５２ｂに給油された潤滑油９が螺旋溝を通って密閉容器４の上部空間にオーバーフローするようになっている。また、サブ圧縮される冷媒は、後述する主圧縮機５から潤滑油を含んでサブ圧縮吸入管を介して供給され、揺動スクロール５３と第１固定スクロール５２とによりサブ圧縮された後、上部空間に一旦開放されることにより油分離され、サブ圧縮吐出管２０から排出される。そして、軸受部５２ｂからオーバーフローされ、さらに油分離されて上部空間の下部に溜まった潤滑油９が、返油孔３１を介して下部空間に戻される。【００２６】  つぎに、このように構成されたスクロール膨張機１を用いた冷凍サイクルについて図２を参照しつつ説明する。  冷凍サイクルでは、スクロール膨張機１のサブ圧縮機構３がガスクーラ１１の上流側に配設され、膨張機構２がガスクーラ１１の下流側に配設されている。また、膨張機構２が蒸発器１２の上流側に配設され、蒸発器１２の下流側に配設された主圧縮機５の下流側にサブ圧縮機構３が配設されている。【００２７】  このように構成された冷凍サイクルでは、モータ６に給電されると、主圧縮機５が駆動され、冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、サブ圧縮吸入管からサブ圧縮機構３に送り込まれ、第１固定スクロール５２の第１螺旋状歯５２ｃと揺動スクロール５３の上螺旋状歯５３ｄとで形成されるサブ圧縮室３ａ内で圧縮昇圧される。サ��圧縮室３ａ内で圧縮昇圧された冷媒は、吐出弁３２から吐出されて密閉容器４の上部空間に一旦開放され、油分離された後、サブ圧縮吐出管２０から密閉容器４外へ吐出される。サブ圧縮吐出管２０から吐出された冷媒は、ガスクーラ１１に送り込まれて冷却される。冷却された冷媒が、膨張吸入管１５から膨張機構２に送り込まれ、第２固定スクロール５１の第２螺旋状歯５１ｃと揺動スクロール５３の下螺旋状歯５３ｃとで形成される膨張室２ａ内で膨張減圧される。膨張室２ａ内で膨張減圧された冷媒は、膨張吐出管１６から吐出され、蒸発器１２に送り込まれ、加熱された後、主圧縮機５に送り込まれる。【００２８】  この時の冷凍サイクルの動作について図３を用いて説明する。図３は冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図であり、縦軸は冷媒圧力を、横軸は比エンタルピを表している。なお、図３はＣＯ2のように高圧側が超臨界となる冷媒を用いた場合を示している。【００２９】  冷媒は、主圧縮機５にて中間圧Ｐｍまで圧縮される（ａ→ｄ’）。主圧縮機５で圧縮された中間圧Ｐｍの冷媒は、サブ圧縮吸入管からサブ圧縮機構３のサブ圧縮室３ａ内に送り込まれ、高圧Ｐｈまで昇圧される（ｄ’→ｄ）。高圧Ｐｈまで昇圧された冷媒は、サブ圧縮吐出管２０からガスクーラ１１に送り込まれ、冷却される（ｄ→ｃ）。ついで、冷却された冷媒は、膨張吸入管１５から膨張機構２の膨張室２ａ内に送り込まれ、低圧Ｐｌまで膨張減圧される（ｃ→ｂ）。この時、ガスクーラ１１で冷却された冷媒が膨張弁のような動力を回収しない絞りで減圧されると、点ｃから比エンタルピ一定で減圧して点ｂ’に至る。この減圧時の比エンタルピ差（＝ｂ’−ｂ）が膨張動力として回収され、サブ圧縮機構３における比エンタルピ差（＝ｄ−ｄ’）分の圧縮動力として利用される。冷媒は、膨張過程でサブ圧縮に必要な動力を回収されてから、膨張吐出管１６から吐出され、蒸発器１２に送り込まれ加熱される（ｂ→ａ）。加熱された冷媒が主圧縮機５に送り込まれる。【００３０】  ここで、揺動スクロール５３の圧縮仕事を行うときの運動と位相を規制する主軸７８およびオルダムリング７７が設けられているので、この膨張機構２で回収された膨張動力が、サブ圧縮機構３の圧縮動力に加えて、揺動スクロール５３、主軸７８、オルダムリング７７などの駆動に伴う摺動損失分の仕事をまかなうことになる。【００３１】  サブ圧縮機構３のサブ圧縮室３ａ内が中間圧Ｐｍであり、サブ圧縮機構３のサブ圧縮室３ａの外周側が膨張後の低圧Ｐｌである。そこで、第１固定スクロール５２における揺動スクロール５３に対向する面であって第１螺旋状歯５２ｃの外周に設けられた外周シール７３が、サブ圧縮室３ａの内外の差圧をシールしている。また、揺動スクロール５３の第２固定スクロール５１に対向する面であって揺動軸受部５３ｂの外周に設けられた内周シール７２が、膨張室２ａと揺動軸受部５３ｂ側との差圧をシールしている。【００３２】  つぎに、サブ圧縮機構３および膨張機構２の具体的構成について図４および図５を参照しつつ説明する。図４はこの発明の一実施の形態によるスクロール流体機械に適用されるサブ圧縮機構における螺旋状歯とその配置状態を示す概略図、図５はこの発明の一実施の形態によるスクロール流体機械に適用される膨張機構における螺旋状歯とその配置状態を示す概略図である。なお、図４および図５は固定スクロールに対して揺動スクロールの揺動半径が零の状態を示している。また、図４および図５は固定スクロールおよび揺動スクロールそれぞれの螺旋状歯の歯先形状を、片方は鏡像で重ね合わせて平面図として示している。この点は、図６および図７も同様である。【００３３】  図４において、第１固定スクロール５２の第１台板５２ａの下面には、第１螺旋状歯５２ｃおよび第１螺旋状溝５２ｄが外周シール７３の内周側にインボリュート曲線状に、螺旋状に形成されている。揺動スクロール５３の第３台板５３ａの上面には、上螺旋状歯５３ｄおよび上螺旋状溝５３ｆが軸受部５３ｂを囲繞するボス部、所謂球根形状部５３ｇから螺旋状に形成されている。そして、第１固定スクロール５２と揺動スクロール５３とは、第１螺旋状歯５２ｃおよび上螺旋状歯５３ｄが上螺旋状溝５３ｆおよび第１螺旋状溝５２ｄ内に収容されるように組み合わされる。つまり、第１螺旋状歯５２ｃと上螺旋状歯５３ｄとは、一方を鏡像として見た場合、同形状で１８０度位相がずれている。そして、チップシール７１が第１螺旋状歯５２ｃおよび上螺旋状歯５３ｄの巻き始めから１．５巻までの歯先に形成された溝に装着されている。【００３４】  吐出ポート４０ｂが第１螺旋状歯５２ｃの巻き始め端部近傍の第１螺旋状溝５２ｄの底面に開口するように第１台板５２ａに穿設されている。また、吐出ポート４０ａが第１螺旋状歯５２ｃの巻き始め端部から伸開角で略９０度進んだ位置で、かつ第１螺旋状歯５２ｃの内向面側の第１螺旋状溝５２ｄの底面に開口するように第１台板５２ａに穿設されている。そして、図１に示されるように、吐出ポート４０ａ，４０ｂは吐出弁３２を介して密閉容器４の上部空間につながっている。さらに、吸入ポート３９が第１螺旋状溝５２ｄの巻き終わり端部近傍の底面に開口するように第１台板５２ａに穿設されている。そして、吸入ポート３９はサブ圧縮吸入管に連結されている。吐出ポート４０ａは第１螺旋状歯５２ｃの内向面側周壁面に沿った直線状の長円形の開口形状をなし、吐出ポート４０ｂは略円形の開口形状をなしている。なお、直線状の長円形とは、一対の平行な直線の両端を半円で連結し、直線と平行な方向を長軸とする外形形状である。【００３５】  図５において、揺動スクロール５３の第３台板５３ａの下面には、軸受部５３ｂが貫通する球根形状部５３ｇに軸受部５３ｂを囲繞するように内周シール７２が配設されている。さらに第３台板５３ａの下面には、下螺旋状歯５３ｃおよび下螺旋状溝５３ｅが球根形状部５３ｇからインボリュート曲線状に、螺旋状に形成されている。第２固定スクロール５１の第２台板５１ａの上面には、第２螺旋状歯５１ｃおよび第２螺旋状溝５１ｄがインボリュート曲線状に、螺旋状に形成されている。そして、第２固定スクロール５１と揺動スクロール５３とは、第２螺旋状歯５１ｃおよび下螺旋状歯５３ｃが下螺旋状溝５３ｅおよび第２螺旋状溝５１ｄ内に収容されるように組み合わされる。つまり、第２螺旋状歯５１ｃと下螺旋状歯５３ｃとは、一方を鏡像として見た場合、同形状で１８０度位相がずれている。そして、チップシール７１が第２螺旋状歯５１ｃおよび下螺旋状歯５３ｃの巻き初めから１．５巻までの歯先に形成された溝に装着されている。【００３６】  吸入ポート３５ｂが第２螺旋状歯５１ｃの巻き始め端部近傍の第２螺旋状溝５１ｄの底面に開口するように第２台板５１ａに穿設されている。また、吸入ポート３５ａが第２螺旋状歯５１ｃの巻き始め端部から伸開角で略９０度進んだ位置で、かつ第２螺旋状歯５１ｃの内向面側の第２螺旋状溝５１ｄの底面に開口するように第２台板５１ａに穿設されている。そして、図１に示されるように、吸入ポート３５ａ，３５ｂは導通路を介してそれぞれ膨張吸入管１５に連結されている。吸入ポート３５ａは第２螺旋状歯５１ｃの内向面側周壁面に沿った直線状の長円形の開口形状をなし、吸入ポート３５ｂは略円形の開口形状をなしている。【００３７】  このように、吸入ポート３５ａ，３５ｂおよび吐出ポート４０ａ，４０ｂが第２螺旋状溝５１ｄおよび第１螺旋状溝５２ｄの底面に開口するように形成されているので、吸入ポート３５ａ，３５ｂおよび吐出ポート４０ａ，４０ｂを十分な開口面積を確保して第２台板５１ａおよび第１台板５２ａに形成できる。【００３８】  つぎに、サブ圧縮機構３における揺動スクロールの揺動運動によるポート閉塞状況について図６を参照しつつ説明する。図６はこの発明の一実施の形態によるスクロール流体機械のサブ圧縮機構における揺動スクロールの揺動運動によるポート閉塞状況を説明する図である。図６の（ａ）は、第１固定スクロール５２の第１螺旋状歯５２ｃと揺動スクロール５３の上螺旋状歯５３ｄとで形成される最内室の容積が最小のタイミングを示している。【００３９】  揺動スクロール５３は、図６に示されるように、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）と、第１固定スクロール５２の中心周りに一定の旋回半径で自転することなく公転する。そして、第１螺旋状歯５２ｃと上螺旋状歯５３ｄとで形成される密閉空間が、第１固定スクロール５２および揺動スクロール５３の相対運動により容積変化を生じ、その容積が減少する。そこで、吸入ポート３９から吸入された作動流体は、連続的に圧縮され、吐出ポート４０ａ，４０ｂから吐出される。この揺動スクロール５３の揺動運動において、図６の（ｂ）に示されるように、一方の吐出ポート４０ａが揺動スクロール５３の球根形状部５３ｇと干渉して閉塞されるタイミングが存在する。しかし、他方の吐出ポート４０ｂは閉塞されず、開口している。【００４０】  このように、吐出ポート４０ｂが第１螺旋状歯５２ｃの外向面側周壁面のインボリュート始点から、第１螺旋状歯５２ｃの巻き始め端部のＲ状の周壁面に沿って約９０度内向面側にシフトし、かつ第１螺旋状歯５２ｃの巻き始め端部のＲ状の周壁面に近接して第１螺旋状溝５２ｄの底面に開口するように形成されている。また、吐出ポート４０ａが第１螺旋状歯５２ｃの巻き始め端部から伸開角で約９０度進んだ位置で、かつ第１螺旋状歯５２ｃの内向面側周壁面に沿って第１螺旋状溝５２ｄの底面に開口するように形成されている。そこで、吐出ポート４０ａが球根形状部５３ｇと干渉してその開口の一部が閉塞しても、吐出ポート４０ｂと球根形状部５３ｇ��の干渉を回避でき、吐出抵抗による著しい損失の発生を防止できる。【００４１】  また、吐出ポート４０ａを第１螺旋状歯５２ｃの内向面側周壁面に沿った直線状の長円形状の開口形状に形成し、吐出ポート４０ｂを略円形の開口形状に形成しているので、球根形状部５３ｇとの干渉時の閉塞量を減らしながら、全開時の開口面積を大きくできる。【００４２】  つぎに、膨張機構２における揺動スクロールの揺動運動によるポート閉塞状況について図７を参照しつつ説明する。図７はこの発明の一実施の形態によるスクロール流体機械の膨張機構における揺動スクロールの揺動運動によるポート閉塞状況を説明する図である。図７の（ａ）は、第２固定スクロール５１の第２螺旋状歯５１ｃと揺動スクロール５３の下螺旋状歯５３ｃとで形成される最内室と第２室との間のシール点形成完了時点のタイミングを示している。【００４３】  揺動スクロール５３は、図７に示されるように、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）と、第２固定スクロール５１の中心周りに一定の旋回半径で自転することなく公転する。そして、第２螺旋状歯５１ｃと下螺旋状歯５３ｃとで形成される密閉空間が、第２固定スクロール５１および揺動スクロール５３の相対運動により容積変化を生じ、その容積が増大する。そこで、吸入ポート３５ａ，３５ｂから吸入された作動流体は、連続的に膨張され、揺動スクロール５３の外周空間に吐出され、膨張吐出管１６から回路に排出される。図７の（ｄ）に示されるように、第２室となって膨張過程が開始する前の最内室への吸入過程において、一方の吸入ポート３５ａが揺動スクロール５３の球根形状部５３ｇと干渉して閉塞されるタイミングが存在する。しかし、他方の吸入ポート３５ｂは全開となっている。【００４４】  このように、吸入ポート３５ｂが第２螺旋状歯５１ｃの外向面側周壁面のインボリュート始点から、第２螺旋状歯５１ｃの巻き始め端部のＲ状の周壁面に沿って約９０度内向面側にシフトし、かつ第２螺旋状歯５１ｃの巻き始め端部のＲ状の周壁面に近接して第２螺旋状溝５１ｄの底面に開口するように形成されている。また、吸入ポート３５ａが第２螺旋状歯５１ｃの巻き始め端部から伸開角で約９０度進んだ位置で、かつ第２螺旋状歯５１ｃの内向面側周壁面に沿って第２螺旋状溝５１ｄの底面に開口するように形成されている。そこで、吸入ポート３５ａが球根形状部５３ｇと干渉してその開口の一部が閉塞しても、吸入ポート３５ｂと球根形状部５３ｇとの干渉を回避でき、膨張機構２への吸入量が途絶え、あるいは著しく減少することがない。その結果、断続的な膨張過程が繰り返されるような事態を未然に回避することができる。【００４５】  また、吸入ポート３５ａを第２螺旋状歯５１ｃの内向面側周壁面に沿った直線状の長円形状の開口形状に形成し、吸入ポート３５ｂを略円形の開口形状に形成しているので、球根形状部５３ｇとの干渉時の閉塞量を減らしながら、全開時の開口面積を大きくできる。【００４６】  ここで、このスクロール流体機械の膨張機構２における吸入ポート３５ａ，３５ｂ開口面積のクランク角に対する変動を図８に実線で示した。なお、比較例として、吸入ポート３５ａのみの開口面積を同じく図８に点線で示した。【��０４７】  図８から、吸入ポート３５ａのみの場合、揺動スクロール５３の球根形状部５３ｇとの干渉により、吸入ポート３５ａの開口面積が吸入ポート３５ａの全開時の開口面積（１００％開口面積）の１／４程度まで減少するタイミングがあることがわかる。これに対し、２つの吸入ポート３５ａ，３５ｂがある場合、吸入ポート３５ａ，３５ｂの総開口面積は吸入ポート３５ａ，３５ｂの全開時の総開口面積（１００％開口面積）の１／２より小さくならないことがわかる。また、２つの吸入ポート３５ａ，３５ｂを形成しているので、全開時の１００％開口面積も大きくなっている。そこで、膨張機構２における吸入過程において、吸入ポートを２ポートとすることで、１ポートの場合に比べ、常に効率的な吸入過程を行うことができる。【００４８】  なお、サブ圧縮機構３における吐出過程においても、吐出ポートを２ポート化することにより、同様に効果が得られる。【００４９】  このように、本発明によれば、作動流体を出入りさせるためのポートが、第１螺旋状歯および第２螺旋状歯のそれぞれの巻き始め端部近傍と、第１螺旋状歯および第２螺旋状歯のそれぞれの巻き始め端部から伸開角で略９０度離れた位置の第１螺旋状歯および該第２螺旋状歯のそれぞれの内向面側とに開口するように、第１台板および第２台板に設けられている。そこで、揺動スクロールのボス部が一方のポートと干渉してその開口を閉塞していても、他方のポートは開口しており、ポートの総開口面積の変動が抑制される。これにより、著しい圧損を生じることによる効率の低下や断続的な膨張過程の発生がなく、高効率で、信頼性の高いスクロール流体機械が得られる。【００５０】  なお、上記実施の形態では、膨張機構２を密閉容器４内の下方に構成し、サブ圧縮機構３を密閉容器４内の上方に構成するものとしているが、サブ圧縮機構３を密閉容器４内の下方に構成し、膨張機構２を密閉容器４内の上方に構成するようにしてもよい。  また、上記各実施の形態では、スクロール流体機械として、片側で膨張を行い、他方で圧縮を行う両面スクロール式の圧縮機一体型膨張機について説明しているが、本発明は、両側で圧縮を行う両面スクロール型圧縮機、両側で膨張を行う両面スクロール型膨張機などのスクロール流体機械に適用してもよい。【００５１】  また、上記実施の形態では、吸入ポート３５ａおよび吐出ポート４０ａの開口形状が直線状の長円形状であるものとしているが、吸入ポート３５ａおよび吐出ポート４０ａの開口形状は、長軸方向が第２螺旋状歯５１ｃおよび第１螺旋状歯５２ｃの内向面側周壁面に沿った長円形状であればよく、例えば楕円形状でもよく、第２螺旋状歯５１ｃおよび第１螺旋状歯５２ｃの内向面側周壁面に沿って湾曲した長円形状でもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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