申请/专利权人：三菱重工制冷空调系统株式会社

申请日：2016-01-22

公开（公告）日：2020-12-01

公开（公告）号：CN107208635B

主分类号：F04C18/02(20060101)

分类号：F04C18/02(20060101);F01C1/02(20060101)

优先权：["20150128 JP 2015-014465"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.12.01#授权;2018.09.07#专利申请权、专利权的转移;2017.10.27#实质审查的生效;2017.09.26#公开

摘要：将一对固定涡旋盘15以及回转涡旋盘16中的一方设为仅在旋涡状齿16B的沿着齿根面16D的旋涡方向的规定位置具备台阶部16E的涡旋盘16，将另一方设为仅在旋涡状齿15B的沿着齿顶面15C的旋涡方向的规定位置具备台阶部15E的涡旋盘15，该固定涡旋盘15的端板15A的齿根面15D被设为两个涡旋盘15、16的齿顶间隙设定用的基准面25，此外在将回转涡旋盘16的旋涡状齿16B的齿高设为LLo、Li、将固定涡旋盘15的旋涡状齿15B的齿高设为llo、li时，LLo、Li＞llo、li。

主权项：1.一种涡旋流体机械，其特征在于，具备一对的固定涡旋盘以及回转涡旋盘，所述固定涡旋盘以及所述回转涡旋盘分别在各自的端板上竖立设置有旋涡状齿，且该旋涡状齿彼此相互相对地啮合，所述固定涡旋盘以及所述回转涡旋盘中的一方被设为仅在沿着该一方的旋涡状齿的齿根面的旋涡方向的规定位置具备台阶部的涡旋盘，另一方被设为仅在沿着该另一方的旋涡状齿的齿顶面的旋涡方向的规定位置具备台阶部且在齿根面不具备台阶部的涡旋盘，在所述齿根面不具备所述台阶部的涡旋盘的所述端板的齿根面整体被设为在与所啮合的对象方涡旋盘的所述旋涡状齿的齿顶面之间设定齿顶间隙的基准面，在所述齿根面具备所述台阶部的涡旋盘的所述旋涡状齿的齿高与从所述基准面起到具备所述台阶部的所述齿根面为止的距离相等，将在所述齿根面具备所述台阶部的涡旋盘的所述旋涡状齿的齿高设为L，将所述齿根面被设为所述基准面且在所述齿根面不具备所述台阶部的涡旋盘的所述旋涡状齿的齿高设为l时，L＞l，从而构成为使在所述齿根面具备台阶部的涡旋盘的所述齿顶面与所述基准面接触，使在所述齿根面不具备台阶部的涡旋盘的所述齿顶面与在所述齿根面具备台阶部的涡旋盘的齿根面不接触。

全文数据：涡旋流体机械技术领域[0001]本发明涉及能够适用于压缩机、泵、膨胀机等的涡旋流体机械。背景技术[0002]涡旋流体机械具备在端板上竖立设置有旋涡状齿的一对固定涡旋盘以及回转涡旋盘，使该一对固定涡旋盘以及回转涡旋盘的旋涡状齿彼此相向，并错开180度相位地啮合，从而在两个涡旋盘之间形成密闭的工作室，设为供给、排出流体的结构。在上述涡旋流体机械中，一般为如下的结构，在例如涡旋压缩机中，将固定涡旋盘以及回转涡旋盘的旋涡状齿的齿高设为在旋涡方向的全周上均匀的高度，压缩室从外周侧向内周侧一边使容积缩小一边移动，将吸入至压缩室的流体向旋涡状齿的周向压缩的二维压缩构造。[0003]另一方面，提供有如下结构的三维压缩类型的涡旋压缩机:为了使涡旋压缩机高效率化、小型轻量化，在固定涡旋盘以及回转涡旋盘的沿着旋涡状齿的齿顶面以及齿根面的旋涡方向的规定位置分别设置台阶部，以该台阶部为边界而使旋涡状齿的外周侧的齿高高于内周侧的齿高，通过使压缩室的轴线方向高度在旋涡状齿的外周侧高于内周侧的高度，从而将流体向旋涡状齿的周向以及高度方向这双方压缩。[0004]作为这样的三维压缩类型的涡旋压缩机，已知有如下的涡旋压缩机:例如专利文献I、2所示那样，在固定涡旋盘以及回转涡旋盘这双方的沿着涡旋盘的旋涡状齿的齿顶面以及齿根面的旋涡方向的规定位置分别设有台阶部；以及如专利文献3所示那样，将固定涡旋盘以及回转涡旋盘中的一方设为仅在旋涡状齿的沿着齿根面的旋涡方向的规定位置具备台阶部的涡旋盘，将另一方设为仅在旋涡状齿的沿着齿顶面的旋涡方向的规定位置具备台阶部的涡旋盘。[0005]现有技术文献[0006]专利文献1:日本特开2002-5052号公报[0007]专利文献2:日本特开2008-133806号公报[0008]专利文献3:日本特公昭60-17956号公报参照第8图）[0009]在三维压缩构造的涡旋压缩机中，如专利文献1、2所记载那样，在固定以及回转涡旋盘这双方的旋涡状齿的齿顶面以及齿根面分别设有台阶部的结构中，齿顶面与齿根面的接触部位为⑴回转外周齿顶固定外周齿根、（2固定外周齿顶回转外周齿根、（3回转内周齿顶固定内周齿根、⑷固定内周齿顶回转内周齿根这四个部位，因此决定两个涡旋盘间的平行度的基准面变小，旋涡状齿的齿顶的齿顶间隙的平行度容易产生偏差，来自旋涡状齿的齿顶泄漏有时会变大。[0010]即，当在两个涡旋盘的旋涡状齿的齿顶面齿根面分别设有台阶部的情况下，如专利文献1所示，考虑热膨胀等地使台阶部的内周侧的齿顶间隙大于台阶部的外周侧的齿顶间隙等设法改良，但无法从涡旋盘的端板取得充分的用于决定齿顶的齿顶间隙的基准面，而基准面变小，由此存在齿顶间隙的平行度容易产生偏差等课题。[0011]另外，由于基准面变小，需要在基准面以外避免旋涡状齿的齿顶面与齿根面接触，因此，存在平均齿顶间隙变大等课题。例如，在专利文献2所示的结构中，在将图2所示的固定涡旋盘的台阶部的内周侧的齿根面设为基准面的情况下，在基准面以外产生七个齿顶面齿根面不接触的部位。[0012]另一方面，专利文献3公开了一种三维压缩类型的涡旋压缩机，该涡旋压缩机将固定涡旋盘以及回转涡旋盘中的一方设为仅在旋涡状齿的沿着齿根面的旋涡方向的规定位置具备台阶部的涡旋盘，将另一方设为仅在旋涡状齿的沿着齿顶面的旋涡方向的规定位置具备台阶部的涡旋盘，但在该专利文献3中没有任何关于在上述三维压缩构造的涡旋压缩机中，将何处设为基准面、如何设定齿顶间隙的公开和启示。发明内容[0013]本发明鉴于这种情况而做出，其目的在于提供一种具有在两个涡旋盘的旋涡状齿的齿顶面齿根面上分别具有台阶部的三维涡旋流体机械的、可解决上述课题的三维压缩构造的涡旋流体机械。[0014]用于解决课题的技术方案[0015]为了解决上述课题，本发明的涡旋流体机械采用以下的手段。[0016]即，本发明涉及的涡旋流体机械具备一对的固定涡旋盘以及回转涡旋盘，所述固定涡旋盘以及所述回转涡旋盘在端板上竖立设置有旋涡状齿，且该旋涡状齿彼此相互相向地啮合，所述固定涡旋盘以及所述回转涡旋盘中的一方设为仅在所述旋涡状齿的沿着齿根面的旋涡方向的规定位置具备台阶部的涡旋盘，另一方设为仅在所述旋涡状齿的沿着齿顶面的旋涡方向的规定位置具备台阶部的涡旋盘，在所述齿根面不具备所述台阶部的涡旋盘的所述端板的齿根面被设为两个涡旋盘的齿顶间隙设定用的基准面，并且，将在所述齿根面具备所述台阶部的涡旋盘的所述旋涡状齿的齿高设为L，将在所述齿根面不具备所述台阶部的涡旋盘的所述旋涡状齿的齿高设为1时，L1。[0017]根据本发明，以在齿根面不具备台阶部的涡旋盘的端板的齿根面为基准面，将旋涡状齿相对于该基准面的齿高设为L，使该基准面与在齿顶面不具备台阶部的涡旋盘的旋涡状齿的齿顶面接触。由此，能够设定两个涡旋盘间的齿顶间隙，与在两个涡旋盘的旋涡状齿的齿顶面以及齿根面这双方上分别设置台阶部的结构相比，能够增大扩大齿顶间隙设定时的基准面。因此，通过提高齿顶间隙的平行度，减少其偏差从而降低来自齿顶间隙的流体泄漏，能够实现涡旋流体机械的进一步的高效率化、高性能化。另外，增大基准面而减少在基准面以外需要避免齿顶面与齿根面接触的部位，能够通过减小平均齿顶间隙，从而提高体积效率、总绝热效率。[0018]此外，本发明的涡旋流体机械在上述涡旋流体机械的基础上，在所述齿根面不具备所述台阶部的涡旋盘的所述端板的齿根面整体被设为在与所啮合的对象方涡旋盘的所述旋涡状齿的齿顶面之间设定齿顶间隙的基准面。[0019]根据本发明，以在旋涡状齿的齿根面不具备台阶部的涡旋盘的端板径的全长为基准面，使该基准面与在旋涡状齿的齿顶面不具备台阶部的涡旋盘的齿顶面接触，能够设定齿顶间隙。由此，能够通过使设定齿顶间隙的基准面最大化，使平均齿顶间隙最小化，从而实现进一步的高效率化以及高性能化。[0020]此外，本发明的涡旋流体机械在上述任一个涡旋流体机械的基础上，将在所述齿根面不具备所述台阶部的涡旋盘设为固定涡旋盘。[0021]根据本发明，将在齿根面不具备台阶部的涡旋盘作为固定设置在固定部件侧的固定涡旋盘，以其端板的齿根面为基准面而使该基准面与在齿顶面不具备台阶部的齿高被设为L的回转涡旋盘的旋涡状齿的齿顶面接触，能够设定两个涡旋盘间的齿顶间隙。因此，能够在固定设置了固定涡旋盘后的状态下稳定地设定齿顶间隙，能够减少齿顶间隙设定时的偏差，进一步减小平均齿顶间隙。[0022]发明效果[0023]根据本发明，以在一对的固定涡旋盘以及回转涡旋盘的齿根面不具备台阶部的涡旋盘的端板的齿根面为基准面，将旋涡状齿相对于该基准面的齿高设为L，使该基准面与在1A顶面不具备台阶部的祸旋盘的旋祸状齿的齿顶面接触。由此，能够设定两个祸旋盘间的齿顶间隙，与在两个涡旋盘的旋涡状齿的齿顶面以及齿根面这双方分别设置台阶部的结构相比，能够增大扩大齿顶间隙设定时的基准面。因此，能够通过提高齿顶间隙的平行度，减少其偏差从而降低来自齿顶间隙的流体泄漏，能够实现涡旋流体机械的进一步的高效率化、高性能化。另外，增大基准面而减少在基准面以外需要避免齿顶面与齿根面接触的部位，能够通过减小平均齿顶间隙，从而提高体积效率、总绝热效率。附图说明[0024]图1是本发明的一实施方式的涡旋流体机械的剖视图。具体实施方式[0025]以下，参照图1对本发明的一实施方式进行说明。[0026]图1表示本发明的一实施方式的涡旋流体机械的剖视图。[0027]在此，作为涡旋流体机械的一例，对适用于从外部得到动力而被驱动的类型的开放型涡旋压缩机的例子进行说明。[0028]开放型的涡旋压缩机渦旋流体机械1如图1所示，具备构成外轮廓的外壳2。该外壳2呈前端侧开口，后端侧密闭的圆筒形状，通过螺栓4将前外壳3紧固固定于前端侧的开口，从而在内部形成密闭空间，在该密闭空间中组装有涡旋压缩机构5以及驱动轴6。[0029]驱动轴6经由主轴承7以及副轴承8而旋转自如地支承于前外壳3,在从前外壳3经由机械密封件9而向外部突出的前端部经由电磁离合器12而连结有带轮11，该带轮11经由轴承10而旋转自如地设置在前外壳3的外周部，从而能够从外部传递动力。在该驱动轴6的后端一体地设有偏心了规定尺寸的曲轴销13,经由从动曲轴机构14与后述的涡旋压缩机构5的回转涡旋盘16连结，从动曲轴机构14是包含使回转涡旋盘16的回转半径可变的驱动轴套以及驱动轴承的公知的结构。[0030]涡旋压缩机构5使一对的固定涡旋盘15与回转涡旋盘16错开180度相位地啮合，从而在两个涡旋盘15、16间形成一对压缩室17,该压缩室17从外周位置向中心位置使容积逐渐减少并移动，从而压缩流体制冷剂气体）。固定涡旋盘15具备将向中心部位压缩后的气体排出的排出口18,经由螺栓19而固定设置于外壳2的底壁面。另外，回转涡旋盘16经由从动曲轴机构14而连结于驱动轴6的曲轴销13,经由公知的自转阻止机构20而以公转回转驱动自如的方式支承于前外壳3的推力轴承面。[0031]在固定涡旋盘15的端板15六的外周设有〇型环21，该〇型环21与外壳2的内周面紧密接触，从而外壳2的内部空间被划分为排出腔22与吸入腔23。在排出腔22上开口有排出口18,排出来自压缩室I7的压缩气体，从此压缩气体被向制冷循环侧排出。另外，在吸入腔23上开口有设于外壳2的吸入口24，吸入在制冷循环中进行了循环的低压气体，经由吸入腔23而向压缩室17内吸入制冷剂气体。[0032]—对固定涡旋盘15与回转涡旋盘16设为分别在端板15A、16A上竖立设置有旋涡状齿15B、16B而成的结构。在本实施方式中，将该固定涡旋盘15以及回转涡旋盘16中的一方的涡旋盘，在此将固定涡旋盘15设为仅在旋涡状齿15B的沿着齿顶面15C的旋涡方向的规定位置具备台阶部15E的涡旋盘。另外，将另一方的回转涡旋盘16设为在旋涡状齿16B的沿着齿根面16D的旋涡方向的规定位置与固定涡旋盘15侧的设于旋涡状齿15B的齿顶面15C的台阶部15E对应的位置具备台阶部16E的涡旋盘。[0033]在齿根面15D不具备台阶部的固定渦旋盘15的齿根面15D，将端板15A的整个面设为平的面，在与齿顶面16C不具备台阶部的回转涡旋盘16的齿顶面16C之间设有用于设定两个涡旋盘15、16之间的齿顶间隙的基准面25。由此，能够将固定涡旋盘15的端板15A的整个面直径全长设为基准面25。[0034]在齿顶面16C不具备台阶部的回转涡旋盘16的旋涡状齿16B的齿高Lo、Li设为在齿顶面MC具备台阶部15E的固定涡旋盘15的旋涡状齿15B的齿高l〇、li以上的尺寸（Lo、Li彡l〇、li，优选的是比旋涡状齿15B的齿高lo、li大规定尺寸例如数十微米）（L〇、Lilo、li。由此，在设定两个涡旋盘15、16间的齿顶间隙时，可靠地使回转涡旋盘16侧的旋涡状齿16B的齿顶面16C接触，而不会仅固定涡旋盘15侧的齿顶面15C与回转涡旋盘16侧的齿根面16D接触。[0035]通过以上所说明的结构，根据本实施方式，可取得以下的作用效果。[0036]上述涡旋压缩机1当对电磁离合器12通电时，从驱动源经由带轮11以及电磁离合器I2而向驱动轴6输入动力，对驱动轴6进行旋转驱动，从而经由包含驱动轴套的从动曲轴机构14而连结于驱动轴6的曲轴销13的回转涡旋盘16被驱动而绕着固定涡旋盘15公转回转。[0037]由此，从制冷循环侧经由吸入口24而吸入至吸入腔23的低压的制冷剂气体被向一对压缩室17吸入。压缩室17随着向中心侧位置的回转移动而容积减少，从而该制冷剂气体被压缩，经由设于固定涡旋盘15的中心部位的排出口10而向排出腔13内排出，进一步向制冷循环排出。[0038]在该压缩工序的期间，固定涡旋盘15以及回转涡旋盘16的旋涡状齿15B、16B彼此通过从动曲轴机构14的作用而各自的齿面相互接触从而被密封。另一方面，旋涡状齿15B、16B的齿顶面15C、16C与齿根面15D、16D之间的齿顶间隙经由夹装于齿顶面15C、16C的省略图示的齿顶密封件等而被密封，来极力减少来自压缩室17的气体泄漏。但是，来自齿顶间隙的泄漏关系到如何才能在组装时将齿顶间隙以没有偏差的方式设定在容许范围内。[0039]在本实施方式中，设为能够进行三维压缩的所谓带台阶的类型的涡旋压缩机1，将一对固定涡旋盘15以及回转涡旋盘16的一方的回转涡旋盘16设为仅在旋涡状齿16B的沿着齿根面16D的旋涡方向的规定位置具备台阶部16E的涡旋盘，将另一方的固定涡旋盘15设为仅在旋涡状齿15B的沿着齿顶面15C的旋涡方向的规定位置具备台阶部15E的涡旋盘。并且，将在齿根面15D不具备台阶部的固定涡旋盘15的端板15A的齿根面15D设为两个涡旋盘15、I6的齿顶间隙设定用的基准面25,并且设为使在齿根面16D具备台阶部16E的回转涡旋盘16的旋涡状齿16B的齿高Lo、Li相对于在齿根面15D不具备台阶部的固定涡旋盘15的旋涡状齿15B的齿高l〇、li成为“Lo、LI彡lo、li”，优选的是“Lo、LIlo、li”。[0040]因此，将在齿根面15D不具备台阶部的固定涡旋盘15的端板15A的齿根面15D设为基准面25,相对于该基准面25而旋涡状齿16B的齿高为Lo、Li，使高于固定涡旋盘15的旋涡状齿15B的齿高lo、li的在齿顶面16C不具备台阶部的回转涡旋盘16的旋涡状齿16B的齿顶面16C可靠地接触，从而能够设定两个涡旋盘15、16间的齿顶间隙。因此，与在两个涡旋盘15、16的旋涡状齿15B、16B的齿顶面15C、16C以及齿根面15D、16D这双方分别设置台阶部的结构相比，能够增大扩大齿顶间隙设定时的基准面25。[0041]由此，能够提高齿顶间隙的平行度，通过减少该偏差从而降低来自齿顶间隙的流体泄漏，能够实现涡旋压缩机涡旋流体机械）1的进一步的高效率化、高性能化。另外，增大基准面25并在基准面25以外减少需要避免齿顶面15C、16C与齿根面15D、16D接触的部位在本实施方式的情况下，为固定涡旋盘15的齿顶面15C与回转涡旋盘16的齿根面16D之间的五个部位来减小平均齿顶间隙，从而能够提高体积效率、总绝热效率。[0042]此外，在本实施方式中，在齿根面15D不具备台阶部的固定涡旋盘15的端板15A的齿根面1®整体被设为在与所啮合的对象方回转涡旋盘16的旋涡状齿16B的齿顶面16C之间设定齿顶间隙的基准面25。因此，将在旋涡状齿15B的齿根面15D不具备台阶部的固定涡旋盘15的端板15A的整个面直径全长设为基准面25,使该基准面25与在旋涡状齿16B的齿顶面16C不具备台阶部的回转涡旋盘16的齿顶面16C接触，能够设定齿顶间隙。因此，使设定齿顶间隙的基准面25最大化，使平均齿顶间隙最小化，从而能够实现进一步的高效率化以及高性能化。[0043]另外，在本实施方式中，将在齿根面15D不具备台阶部的涡旋盘设为固定涡旋盘15,因此将在齿根面15D不具备台阶部的涡旋盘设为固定设置于固定部件侧的固定涡旋盘15D，以该端板15A的齿根面15D为基准面25,使该基准面25与在齿顶面16C不具备台阶部的齿高被设为Lo、Li的回转涡旋盘16的旋涡状齿16B的齿顶面16C接触，能够设定两个涡旋盘15、16间的齿顶间隙。因此，能够在固定设置了固定涡旋盘15后的状态下稳定地设定齿顶间隙，能够减少齿顶间隙设定时的偏差，进一步减小平均齿顶间隙。[0044]另外，通过将在齿根面15D不具备台阶部的涡旋盘设为固定涡旋盘15,从而在齿根面16D设有台阶部16E的回转涡旋盘16侧，能够使包含驱动轴套以及驱动轴承的从动曲轴机构14进入端板16A侧的台阶部16E内地设置。因此，能够与之相应地缩小涡旋压缩机1的轴向长度而小型化。[0045]此外，在包含于被吸入至压缩室17内的低压的制冷剂气体中、在压缩室17内被分离出的油返回至吸入腔23侧，将供在其内部设置的轴承等的滑动部的润滑用的油返回通路设置在回转涡旋盘16的端板16A中的结构的涡旋压缩机1例如参照日本特许第4681322号公报），通过在回转涡旋盘16的端板16A侧设置台阶部16E，从而使在该台阶部1®的外周侧积存于压缩室17内的回转涡旋盘16的端板16A的齿根面16D的油直接经由油返回通路而向吸入腔23侧返回，由此能够简单地实现所谓的直接回油式的油气分离功能，供轴承等滑动部的润滑。[0046]此外，本发明不限定于上述实施方式所涉及的发明，在不脱离主旨的范围内能够进行适当变形。例如，在上述实施方式中，对适用于涡旋压缩机的例子进行了说明，也能够同样地适用于涡旋膨胀机、涡旋真空栗，这是不言而喻的。另外，在上述实施方式中，对适用于开放型涡旋压缩机的例子进行了说明，但也可以适用于压缩机构和电动机内置的涡旋压缩机，这是不目而喻的。[0047]此外，在上述实施方式中，固定涡旋盘15以仅在齿顶面15C具备台阶部15E的涡旋盘为例，回转涡旋盘16以仅在齿根面16D具备台阶部16E的涡旋盘为例进行了说明，但也可以将固定涡旋盘15设为仅在齿根面15D具备台阶部的涡旋盘、将回转涡旋盘16设为仅在齿顶面16C具备台阶部的祸旋盘，这是不言而喻的。另外，关于台阶部15E，16E的旋祸方向位置、高度或旋涡状齿15B、16B的高度L〇、Li以及lo、li，适当设定即可。[0048]附图标记说明[0049]1涡旋压缩机祸旋流体机械）[0050]15固定涡旋盘[0051]16回转涡旋盘[0052]15A、16A端板[0053]15B、16B旋涡状齿[0054]15C、16C齿顶面[0055]15D、16D齿根面[0056]15E、16E台阶部[0057]25基准面[0058]Lo、Li回转涡旋盘侧旋涡状齿的齿高[0059]l〇、li固定涡旋盘侧旋涡状齿的齿高

权利要求：1.一种涡旋流体机械，其特征在于，具备一对的固定涡旋盘以及回转涡旋盘，所述固定涡旋盘以及所述回转涡旋盘在端板上竖立设置有旋涡状齿，且该旋涡状齿彼此相互相对地啮合，所述固定祸旋盘以及所述回转祸旋盘中的一方被设为仅在沿着所述旋渦状齿的齿根面的旋祸方向的规定位置具备台阶部的祸旋盘，另一方被设为仅在沿着所述旋渦状齿的齿顶面的旋涡方向的规定位置具备台阶部的涡旋盘，在所述齿根面不具备所述台阶部的涡旋盘的所述端板的齿根面被设为两个涡旋盘的齿顶间隙设定用的基准面，并且，将在所述齿根面具备所述台阶部的涡旋盘的所述旋涡状齿的齿高设为L，将在所述齿根面不具备所述台阶部的涡旋盘的所述旋涡状齿的齿高设为1时，L》1。2.根据权利要求1所述的涡旋流体机械，其特征在于，在所述齿根面不具备所述台阶部的涡旋盘的所述端板的齿根面整体被设为在与所啮合的对象方涡旋盘的所述旋涡状齿的齿顶面之间设定齿顶间隙的基准面。3.根据权利要求1或2所述的涡旋流体机械，其特征在于，将在所述齿根面不具备所述台阶部的涡旋盘被设为固定涡旋盘。

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