專利名稱：渦旋壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及應用于空調機、冷凍機等的將固定渦旋件與搖動渦旋件的各自的板狀渦卷齒互相嚙合以形成壓縮室的渦旋壓縮機。
背景技術：
過去的渦旋壓縮機，有例如在特開昭63-80088號公報中所示的這種渦旋壓縮機。圖7是示出過去的渦旋壓縮機在停止以及穩(wěn)定運轉時的狀況的主要部分的斷面圖；圖8和圖9是用于說明圖7所示渦旋壓縮機的動作的模式圖。
在圖7中，1是固定渦旋件，其底板部1a的中心部位形成有排出口1e，并且底板部1a的單側(圖7中的下側)上形成有板狀渦卷齒1b。另外，在固定渦旋件1的外周側的成間隔的多個位置上形成有用以確定其相對于構架3的徑向以及旋轉方向的位置的鉸孔1c。2是搖動渦旋件，其底板部2a的單側(圖7中的上側)上形成有與固定渦旋件1的板狀渦卷齒1b實質上同一形狀的板狀渦卷齒2b，并且在底板部2a的與板狀渦卷齒2b相反的另一側(圖7中的下側)的中心部位形成有中空圓筒狀凸臺部2f，其內側面形成搖動軸承2c。另外，在搖動渦旋件2的與凸臺部2f同一側的外周側上，形成有可相對構架3的推力軸承3a進行平面滑動的止推面2d。
此外，在搖動渦旋件2的底板部2a的外周側的對向兩個位置上形成有十字頭導向溝2e，十字頭環(huán)9的上爪9a可沿徑向自由滑動地嚙合在該十字頭導向溝2e內。另一方面，在構架3上也形成有對向的十字頭導向溝3b，它們與上述搖動渦旋件2的十字頭導向溝2e有大約90°的相位差，十字頭環(huán)9的下爪9b可沿徑向自軸滑動地嚙合在該十字頭導向溝3b內。另外，構架3的中心部上形成有沿徑向支承由電動機驅動的主軸4的第1軸承3c，并且，構架3的外周部用電弧點焊固定支承在密閉容器10上。而且構架3的外周側形成有用于確定其相對于固定渦旋件1的徑向以及旋轉方向的位置和相位的鉸孔3d，作為連接體的鉸銷(reamer pin)6穿過固定渦旋件1的鉸孔1c后，其頂端部固著在構架3的鉸孔3d內。
主軸4的搖動渦旋件一側(圖7中的上側)的端部上，形成有銷部4a，該銷部4a具有與搖動渦旋件2的偏心方向同一方向的平面部。其內側面上具有平面部的滑動件5嚙合在該銷部4a上?；瑒蛹?的外側面呈圓筒狀，該滑動件5與搖動渦旋件2的搖動軸承2c可自由旋轉地相配合。標號7是高低壓分隔件，其外周部與密閉容器10整固焊接在一起，其內周部通過密封件8與形成在固定渦旋件1的板狀渦卷齒1b的另一側(圖7中的上側)的中空凸臺部1d的外周部相嵌合。
10a是將壓縮前的低壓氣體導入密閉容器10內的吸入管，10b是將壓縮后的高壓氣體向密閉容器10外排出的排出管。
下面，用圖7來說明過去的渦旋壓縮機在穩(wěn)定運轉時的動作。由電動機產(chǎn)生的驅動扭矩通過主軸4傳遞給滑動件5。傳遞到滑動件5的驅動扭矩通過搖動軸承2c驅動搖動渦旋件2。這時，由于十字頭環(huán)9的作用，搖動渦旋件2相對構架3的自轉、甚至于相對固定渦旋件1的自轉均受到限制，搖動渦旋件2就相對固定渦旋件1進行搖動運動。然后，由吸入管10a吸入的低壓冷媒氣體通向密閉容器10內的低壓空間10c，然后進入由固定渦旋件1的板狀渦卷齒1b和搖動渦旋件2的板狀渦卷齒2b相嚙合而形成的一對3個月狀的壓縮室內，隨著與該3個月狀的壓縮室相似的容積的減少而被壓縮。另外，被壓縮的高壓冷媒氣體，從固定渦旋件1的排出口1e通向密閉容器10內的高壓空間10d，其后由排出管10b排出密閉容器10外。
但是，由主軸4向滑動件5傳遞驅動力之處，即主軸4的銷部4a的平面部與滑動件5內側面上的平面部，在搖動渦旋件2的偏心方向上沿著直線自由滑動。這意味著，滑動件5內的銷部4a的公轉半徑是可變的，甚至于滑動渦旋件2的搖動半徑是可變的，在固定渦旋件1與滑動渦旋件2的渦卷齒側面不會強烈干涉、并且也不會產(chǎn)生大的間隙的情況下實現(xiàn)壓縮動作，即成為半徑方向的順從性的前提。
下面對固定渦旋件1的軸線方向上的特性進行說明。圖8示出過去的渦旋壓縮機在穩(wěn)定運轉時，作用在固定渦旋件1上的沿軸向的冷媒氣體的壓力的情況。
在圖8中，F(xiàn)FD表示作用在固定渦旋件1的底板部1a的背面(圖8中的上側)上的冷媒氣體壓力的合力，該力FFD作為將固定渦旋件1沿軸向壓向下側的作用力起作用。今說明FFD的內容以插置有密封件8的中空凸臺部1d的外周為界，在其中心側上作用著排出氣體壓力Pd，在其外周側上作用著吸入氣體壓力Ps，然后將這些壓力(Pd、Ps)分別乘以其各自的作用面積(SF1、SF－SF1)，再將兩者加起來就是力FFD。
另一方面，F(xiàn)FV是作用在固定渦旋件1的底板部1a的板狀渦卷齒側(圖8中的下側)上的冷媒氣體壓力的合力，該力FFV作為將固定渦旋件1向軸向上側上推的力起作用。今說明FFV的內容從中心側向著外周側，分別作用著排出氣體壓力Pd、壓縮過程中的中間壓力Pm以及吸入氣體壓力Ps，將這些壓力(Pd，Pm、Ps)分別乘以其各自的作用面積(S1、S2、SF－S1－S2)再將它們全部加起來，就是力FFV。
但是，在正常運轉時，固定渦旋件1必須推壓搖動渦旋件2。換言之必須使FFD＞FFV。如果在搖動渦旋件2的旋轉一圈中的某個區(qū)間存在著成為FFD＜FFV的區(qū)間，在該區(qū)間中，固定渦旋件1從搖動渦旋件2離開了，這時，壓縮室的渦卷齒頂與渦卷齒底之間的泄漏間隙變得非常大，使壓縮動作不能成立。
另一方面，假如FFD與FFV相比大于必要值以上時，不僅使齒頂與齒底以大的推壓力進行滑動，在搖動渦旋件2的止推面2d上的負荷也增大了，因此一定顯示出隨著搖動渦旋件2的滑動負荷的增大而使對主軸的輸入增加的這種現(xiàn)象，不僅如此，還擔心會發(fā)展成為齒頂、齒底的燒傷等最劣的事態(tài)。
因此，一般采用的方法是，通過調整固定渦旋件背面的中空凸臺部1d的外徑尺寸，來使固定渦旋件背面的排出氣體壓力Pd的作用面積最佳化。
另外，作為該固定渦旋件背面壓力的最佳化的手段，也可以采用在固定渦旋件背面上設置中壓空間的方法來作為一般的手段。
過去的渦旋壓縮機，雖然在穩(wěn)定運轉時能夠實現(xiàn)軸向順從性，但是在起動時的固定渦旋件1的特性方面存在問題點。
下面，根據(jù)圖9來說明其問題點。圖9是示出過去的渦旋壓縮機的固定渦旋件1在剛起動后作用在該固定渦旋件1上的沿軸向的冷媒氣體壓力的情況的圖。在圖9中，F(xiàn)FD是作用在固定渦旋件1的底板部1a的背面(圖9中的上側)上的冷媒氣體壓力的合力，該力FFD作為將固定渦旋件1向軸向下側推壓的力起作用。在剛起動之后，由于排出氣體壓力尚未上升，簡單地考慮時，可以認作是與吸入氣體壓力相等的Ps(Pd≈Ps)。于是，F(xiàn)FD是將壓力(Ps)乘以背面的全面積(SF)所得到的力。
另一方面，F(xiàn)FV是作用在固定渦旋件1的底板部1a的板狀渦卷齒一側(圖9中的下側)的冷媒氣體壓力的合力，該力FFV作為將固定渦旋件1向軸向上側上推的力起作用。如前所述，認為在剛起動之后，排出氣體壓力尚未上升，今對FFV的內容說明之從固定渦旋件1的中心部至外側分別作用著尚未升壓的排出氣體壓力Ps、壓縮過程中的中間壓力Pm以及吸入氣體壓力Ps，對這些壓力(Ps、Pm、Ps)乘以各自的作用面積(S1、S2、SF－S1－S2)之后全部加在一起就得出力FFV。
因此，在過去的渦旋壓縮機中，在剛起動后作用在固定渦旋件1上的力，成為如式(1)中所示那樣，將固定渦旋1向軸向上側上推的力必然較大，如圖9所示，固定渦旋件1離開搖動渦旋件2上移，碰到鉸銷6的臺階部6a而停止。
FFD＝Ps·SF＜Ps·SF＋(Pm－Ps)·S2＝FFV……(1)緊接著之后，由于固定渦旋件1離開搖動渦旋件2所引起的齒頂與齒底之間的大間隙被釋放，結果，在壓縮容器10內，壓縮過程中的中間壓力Pm成為與渦旋壓縮機停止時相同的壓力狀態(tài)，固定渦旋件1與搖動渦旋件2的位置關系也處于與停止時相同的狀態(tài)，即固定渦旋件1返回到靠在搖動渦旋件上的狀態(tài)。緊接著之后壓縮動作再進行，再一次處于圖9中所示的狀態(tài)。因此，該固定渦旋件1的上下沖擊運動重復若干次之后，排出氣體壓力Pd一上升至一定程度，就如圖8所示，固定渦旋件1以輕壓軸向下側的搖動渦旋件2的狀態(tài)穩(wěn)定下來。
從上面的說明可以明白，在過去的渦旋壓縮機中，由于在剛起動后固定渦旋件1作上下沖擊運動，存在由壓縮機發(fā)出大噪音的問題點。而且，在密閉容器10內存在液態(tài)冷媒的狀態(tài)下起動時，即冷媒氣體在壓縮過程中的中間壓力Pm呈現(xiàn)極大值時，固定渦旋件1的鉸孔1c和鉸銷6在徑向上承受非常大的力，固定渦旋件1以此狀態(tài)進行滑動，因此還存在固定渦旋件1、鉸銷6的滑動處的可靠性顯著降低的問題。
本發(fā)明的目的在于解決上面所述的問題，提供一種渦旋壓縮機，這種渦旋壓縮機具有在穩(wěn)定運轉時，齒頂與齒底互相輕壓的作為高性能渦旋壓縮機所不可缺少的軸向順從性的機能，并且在起動時噪音低，搖動渦旋件可圓滑地移動。發(fā)明概述權利要求1的渦旋壓縮機，它包括密閉容器；將該密閉容器區(qū)分為高壓室和低壓室的高低壓分隔件；設在所述低壓室內的固定渦旋件和搖動渦旋件，其各自的板狀渦卷齒相互嚙合以在其相互之間形成壓縮室；沿軸向支承該搖動渦旋件并且可自由轉動地支承主軸的構架；限制所述固定渦旋件和所述構架在徑向和旋轉方向上的相對位置的連接體；設在所述高低壓分隔件和所述固定渦旋件之間、分別與高低壓分隔件和固定渦旋件相嚙合的壓力板；所述固定渦旋件固定支承在所述密閉容器內，同時，所述連接體貫穿所述固定渦旋件并將所述構架和所述壓力板同一方向地連接，所述構架和所述壓力板可沿軸向相對所述固定渦旋件進行移位。
權利要求2的渦旋壓縮機，它包括密閉容器；設在該密閉容器內的固定渦旋件和搖動渦旋件，其各自的板狀渦卷齒相互嚙合以在其相互之間形成壓縮室；沿軸向支承該搖動渦旋件并沿徑向支承主軸的構架；設在所述搖動渦旋件的板狀渦卷齒的相反一側的搖動渦旋件背面支承構件；端部與該搖動渦旋件背面支承構件固著的同時嵌著在所述搖動渦旋件上的連接體；所述搖動渦旋件借助從形成在搖動渦旋件上的壓力導入孔導入的所述壓縮室內的氣體壓力，離開搖動渦旋件背面支承構件而壓向所述固定渦旋件。
權利要求3的渦旋壓縮機，它包括密閉容器；設在該密閉容器內的固定渦旋件和搖動渦旋件，其各自的板狀渦卷齒相互嚙合以在其相互之間形成壓縮室；沿軸向支承該搖動渦旋件并沿徑向支承主軸的構架；設在該構架與所述密閉容器之間的固著在密閉容器上的支架；所述構架依靠所述支架，以在徑向上受限制的狀態(tài)沿軸向壓向所述固定渦旋件側而移動。
根據(jù)本發(fā)明權利要求1的渦旋壓縮機，在穩(wěn)定運轉時，可實現(xiàn)與過去的渦旋壓縮機同樣的軸向順從性，即，板狀渦卷齒的齒頂和齒底經(jīng)常以小的接觸力進行滑動，同時，在起動時，從停止時的兩渦旋件在軸向上離開著的狀態(tài)，搖動渦旋件一邊與構架保持成一體的穩(wěn)定的位置關系一邊徐徐地使其與固定渦旋件的距離變小，從而轉移成穩(wěn)定運轉時的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明權利要求2的渦旋壓縮機，在穩(wěn)定運轉時，可實現(xiàn)與過去的渦旋壓縮機同樣的軸向順從性，即，板狀渦卷齒的齒頂和齒底經(jīng)常以小的接觸力進行滑動，同時，在起動時，從停止時的兩渦旋件在軸向上離開著的狀態(tài)，搖動渦旋件借助從壓力導入孔導入的壓縮室內的氣體壓力，一邊保持與搖動渦旋件背面支承構件穩(wěn)定的位置關系一邊徐徐地使其與固定渦旋件的距離變小，從而轉移成穩(wěn)定運轉時的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明權利要求3的渦旋壓縮機，在穩(wěn)定運轉時，可實現(xiàn)與過去的渦旋壓縮機同樣的軸向順從性，即，板狀渦卷齒的齒頂和齒底經(jīng)常以小的接觸力進行滑動，同時，在起動時，從停止時的兩渦旋件在軸向上離開著的狀態(tài)，借助從例如支架的壓力導入孔導入的氣體壓力，構架依靠著支架，以在徑向上受限制的狀態(tài)沿著軸向壓向固定渦旋件側，使搖動渦旋件隨構架一起與固定渦旋件的距離變小，從而轉移成穩(wěn)定運轉時的狀態(tài)。
圖面的簡單說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的渦旋壓縮機的實施例一的主要部分的斷面圖；
圖2是圖1中的渦旋壓縮機穩(wěn)定運轉時的動作說明圖；圖3是圖1中的渦旋壓縮機起動時的動作說明書；圖4是關于圖1中的構架的安定性的說明圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的渦旋壓縮機的實施例二的主要部分的斷面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的渦旋壓縮機的實施例三的主要部分的斷面圖；圖7是過去的渦旋壓縮機的主要部分的斷面圖；圖8是圖7中的渦旋壓縮機穩(wěn)定運轉時的動作說明圖；圖9是圖7中的渦旋壓縮機起動時的動作說明圖。
實施發(fā)明的最佳方式實施例1下面根據(jù)


本發(fā)明的實施例一。圖1是本發(fā)明渦旋壓縮機的實施例一的主要部分的斷面圖。而圖2和圖3是該實施例一的動作說明用的模式圖。
圖1是示出渦旋壓縮機在穩(wěn)定運轉時的狀態(tài)的圖，在該圖中，1是固定渦旋件，其底板部1a的外周部用電弧點焊固著的密閉容器10上，而在其中心部形成有排出口1e。另外，在底板部1a的單側(圖1中的下側)形成有板狀渦卷齒1b，并且在固定渦旋件1的外周側形成有用以確定其相對于構架3的半徑方向及旋轉方向的位置的鉸孔1c。2是搖動渦旋件，其底板部2a的單側(圖1中的上側)形成有與固定渦旋件1的板狀渦卷齒1b實質上同一形狀的板狀渦卷齒2b，并且在底板部2a的與板狀渦卷齒2b相反的一側(圖1中的下側)的中心部上形成有中空圓筒狀的凸臺部2f，該凸臺部2f的內側面上形成有搖動軸承2c。另外，在與凸臺部2f同一側的搖動渦旋件2的外周側上，形成有可相對構架3的推力軸承3a進行平面滑動的止推面2d。另外，在搖動渦旋件2的底板部2a的外周側的對向位置上分別形成有十字頭導向溝2e，十字頭環(huán)9的上爪9a可沿徑向自由滑動地嚙合在該十字頭導向溝2e內。另一方面，在構架3上也形成有對向的十字頭導向溝3b，它們與上述搖動渦旋件2的十字頭導向溝2e有大約90°的相位差，十字頭環(huán)9的下爪9b可沿徑向自由滑動地嚙合在該十字頭導向溝3b內。另外，構架3的中心部上形成有在徑向上支承由電動機驅動的主軸4的第1軸承3c，并且，構架3的外周側形成有用于確定其相對于固定渦旋件1的徑向以及旋轉方向的位置和相位的鉸孔3d，作為連接體的鉸銷6穿過固定渦旋件1的鉸孔1c后，固著在固定渦旋件1的鉸孔3d內。
在與固定渦旋件1的板狀渦卷齒1b相反的一側(圖1中的上側)配置有壓力板11。該壓力板11的固定渦旋件一側，通過密封件A8a與固定渦旋件1的中空凸臺部1d的外周面相嵌合；另一方面，該壓力板11的高低壓分隔件7一側，通過密封件B8b與高低壓分隔件7的內周面嵌合。另外，該壓力板11，通過形成在位于其外周側上的鉸銷6的一端(圖1中的上端)上的臺階部6a，與鉸銷6相連接。
此外，高低壓分隔件7的外周部與密閉容器10整周焊接在一地主軸4的搖動渦旋件一側(圖1中的上側)的端部上，形成有銷部4a，該銷部具有與搖動渦旋件2的偏心方向同一方向的平面部。其內側面上具有平面部的滑動件5嚙合在該銷部4a上。此外，滑動件5的外周面呈圓筒狀，與搖動渦旋件2的搖動軸承2c可自由旋轉地相配合。10a是將壓縮前的低壓氣體導入密閉容器10內的吸入管，10b是將壓縮后的高壓氣體排出密閉容器10之外的排出管。
下面，說明該實施例在穩(wěn)定運轉時的動作。對基本的壓縮動作的說明以及對徑向上的順從性的說明與過去的實例相同，因此省略之。
在圖2中，對搖動渦旋件2及構架3在軸線方向上的特性進行說明。在本實施例的渦旋壓縮機中，由于搖動渦旋件2基本上壓緊在構架3上，因此，搖動渦旋件2與構架3在軸向上的特性是相同的，即連動地沿上下方向運動。
圖2示出該實施例的渦旋壓縮機在穩(wěn)定運轉時，作用在壓力板11及搖動渦旋件2的沿軸向的冷媒氣體的壓力的情況。
在圖2中，F(xiàn)PD表示作用在壓力板11的高低壓分隔件一側的面(圖2中的上側)上的冷媒氣體壓力的合力，該力FPD作為將壓力板11沿軸向壓向下側的作用力起作用。今說明FPD的內容以插置有對高低壓進行密封的密封件B8b的高低壓分隔件7的內周部為界，在其中心側上作用著排出壓力Pd，在其外周側上作用著吸入氣體壓力Ps，然后對這些壓力(Pd、Ps)分別乘以其各自的作用面積(SP1、SP－SP1)，再將兩者加起來就是力FPD。
另一方面，F(xiàn)PV是作用在壓力板11的固定渦旋件1一側的面(圖2中的下側)上的冷媒氣體壓力的合力，該力FPV作為將壓力板11向軸向上側上推的力起作用。今說明FPV的肉容以插置有對高低壓進行密封的密封件A8a的固定渦旋件背面的中空凸臺部1d的外周部為界，在其中心側上作用著排出氣體壓力Pd，在其外周側上作用著吸入氣體壓力Ps，將這些壓力(Pd、Ps)分別乘以其各自的作用面積(SP2、SP－SP2)，再將兩者加在一起的值就是FPV。
歸納以上的說明，在壓力板11上作用著將壓力板11向軸向下側壓下的力FPD和將壓力板11向軸向上側上推的力FPV，在該實施例中，借助該兩個力的合力FP＝FPV－FPD＝(Pd－Ps)·(SP2－SP1)，將壓力板11向著軸向上側上推。然后，該力Fp通過鉸銷6傳遞至支架3。即，支架3借助壓力板11，以Fp＝(Pd－Ps)·(SP2－SP1)的力向著軸向上側拉伸向上。
以上是對作用在壓力板11上的冷媒氣體的壓力差及其影響進行的說明，下面對作用在搖動渦旋件2上的冷媒氣體的壓力差進行說明。在圖2中，F(xiàn)OD是作用在搖動渦旋件2的板狀渦卷齒一側(圖2中的上側)上的冷媒氣體壓力的合力，該FOD作為將搖動渦旋件2向著軸向下側壓下的力起作用。今說明FOD的內容從搖動渦旋件2的中心至外周側上，分別作用著排出氣體壓力Pd、壓縮過程中的中間壓力Pm以及吸入氣體壓力Ps，將這些壓力(Ps、Pm、Ps)分別乘以其各自的作用面積(S1、S2、S0－S1－S2)，再將它們加在一起的值就是FOD。
另一方面，F(xiàn)OV是作用在搖動渦旋件2的構架一側(圖2中的下側)上的冷媒氣體壓力的合力，該力FOV作為將搖動渦旋件2向軸向上側上推的力起作用。搖動渦旋件2的背面(圖2中的下側)是吸入氣體氣氛，所以FOV用吸入氣體壓力Ps與搖動渦旋件2在軸向上的投影面積S0的乘積來表示。
歸納以上的說明，在搖動渦旋件2上分別作用著將其向軸向下側壓下的力FOD和將其向軸向上側上推的力FOV，借助該兩個力的合力F0＝FOD－FOV＝(Pd－Ps)·S1＋(Pm－Ps)·S2，將搖動渦旋件2向軸向下側壓下。然后，該力F0通過搖動渦旋件2的止推面2d傳遞至構架3。即，構架3借助搖動渦旋件2，以F6＝(Pd－Ps)·S1＋(Pm－Ps)·S2的力向下壓。
可是，在穩(wěn)定的運轉時，搖動渦旋件2必須壓靠固定渦旋件1。即，在該實施例中，在與搖動渦旋件2連動而沿軸向運動的構架3上，必須作用著向軸向上側上推的合成力。換言之使構架3向軸向上側上拉的力FP與使構架3向軸向下側壓下的力F0之間的關系必須是FP＞F0、如果只是搖動渦旋件2的旋轉一圈的中的某個區(qū)間存在著成為FP＜F0的區(qū)間，在該區(qū)間中，構架3和搖動渦旋件2從固定渦旋件1離開，這時，壓縮室的齒頂與齒底之間的泄漏間隙變大，使壓縮動作不能成立。
另一方面，如果FP與F0相比大于必要值以上時，不僅使齒頂與齒底以大的推壓力來進行滑動，而且在搖動渦旋件2的止推面2d的只有該部分的負荷增大，因此，一定呈現(xiàn)出隨著滑動損失的增大而使輸入增加的現(xiàn)象，不僅如此，還擔心會發(fā)展成燒傷等最劣的事態(tài)。因此，通過調整固定渦旋件背面的中空凸臺部1d的外徑大小以及高低壓分隔件7的內徑大小，使Fp－F0＝(Pd－Ps)(SP2－SP1－S1)－(Pm－PS)·S2在各種運轉條件下一定是正值，并且使之為盡可能小的值，即實現(xiàn)最佳化的值。作為該最佳化的補充手段，可考慮在固定渦旋件1的背面(圖1、圖2中的上側)形成中間壓力空間。
以上說明了本發(fā)明的實施例一在穩(wěn)定運轉時的軸向順從性，即說明了在穩(wěn)定運轉時固定渦旋件1與搖動渦旋件2的齒頂與齒底以小的推壓力進行運轉的機理。通過以上的說明，顯示出該實施例也能實現(xiàn)與過去的渦旋壓縮機相同的理想的軸向順從性。
下面就圖3說明該實施例在起動時的特性。圖3示出該實施例的渦旋壓縮機在剛起動后作用在壓力板11和搖動渦旋件2上的沿軸向的冷媒氣體壓力的情況。
在圖3中，F(xiàn)PD是作用在壓力板11的高低壓分隔件一側(圖3中的上側)的面上的冷媒氣體壓力的合力，該力FPD作為將壓力板11向軸向下側壓下的力起作用。剛起動之后，由于排出氣體壓力還沒有上升，簡單地考慮時，可以認作與吸入氣體壓力相同的Ps(Pd≈Ps)。因此，F(xiàn)PD是將吸入氣體壓力(Ps)乘以壓力板11在軸向上的投影面積的乘積。
另一方面，F(xiàn)PV是作用在壓力板11的固定渦旋件一側(圖3中的下側)的面上的冷媒氣體壓力的合力，該力FPV作為將壓力板11向軸向上側上推的力起作用。如前所述，剛起動之后，由于認為排出氣體壓力還未上升，F(xiàn)PV是將吸入氣體壓力Pd乘以壓力板11在軸向上的投影面積Sp所得的乘積，與FPD同值。
下面說明作用在搖動渦旋件2上的力。在圖3中，F(xiàn)OD是作用在搖動渦旋件2的板狀渦卷齒一側(圖3中的上側)的冷媒氣體壓力的合力，該力FOD作為將搖動渦旋件2向軸向下側壓下的力起作用。如前所述，在剛起動之后，認為排出氣體壓力還未上升。今說明這時的FOD的內容從搖動渦旋件2的中心部至外周側，作用著尚未上升的排出氣體壓力Ps、壓縮過程中的中間壓力Pm，以及吸入氣體壓力Ps，將這些壓力(Ps、Pm、Ps)乘以其各自的作用面積(S1、S2、S0－S1－S2)，再將它們全部加在一起所得的值就是FOD。
另一方面，F(xiàn)OV是作用在搖動渦旋件2的構架一側(圖2中的下側)上的冷媒氣體壓力的合力，該力FOV是作為將搖動渦旋件2向軸向上側上推的力起作用。搖動渦旋件2的背面(圖3中的下側)是吸入氣體氣氛，因此，F(xiàn)OV用吸入氣體壓力Ps與搖動渦旋件2在軸向上的投影面積S0的乘積來表示。
歸納上面至此的說明，由于將壓力板11壓下的力FPD與將壓力板上推的壓力FPV大小相同而抵消，壓力板11將構架3上拉的力等于零。另一方面，作用在搖動渦旋件2上的力用式(2)表示，由該式可知，將搖動渦旋件2向軸向下側壓下的力一定變大，該力FO(＝FOD－FOV)原樣地減為將構架3向軸向下側壓下的力。也就是說，在剛起動之后，構架3與搖動渦旋件2如圖3所示那樣，形成從固定渦旋件1離開的狀態(tài)。并且，該狀態(tài)與起動之前、即停止時，由于搖動渦旋件2及構架等的自重而形成的穩(wěn)定狀態(tài)是相同的狀態(tài)。然后，在起動后不久，當排出氣體壓力Pd上升一定程度，搖動渦旋件2與構架3一起徐徐舉起，其后按圖2中所示的狀態(tài)穩(wěn)定下來。
FOD＝Ps·S0＋(Pm－Ps)·S2＞Ps·S0＝FOV……(2)從以上的說明可知，在該實施例的渦旋壓縮機中，在起動前，固定渦旋件1與搖動渦旋件2之間沿軸向有較大的間隙，即，相對于固定支承在密閉容器10上的固定渦旋件1來說，搖動渦旋件2處于向軸向下側離開的位置。在起動后不久，穩(wěn)定于這種位置關系。但是在其后，隨著壓力板11在軸向上徐徐上推，搖動渦旋件2通過鉸銷6而上舉，終于轉移到固定渦旋件1的齒頂與搖動渦旋件2的齒底保持小推壓力的這種穩(wěn)定狀態(tài)。因此，如在過去的渦旋壓縮機中所得到的，作為主要零件的固定渦旋件1，在起動時不會多次重復地上下沖擊運動。所以在起動時不會使噪音變大，也不會使用以實現(xiàn)起動時的軸向順從性的鉸銷6受到損傷。
在本實施例的說明的最后，作為補充說明，對構架3的穩(wěn)定性進行說明。今對該實施例的特征進行直截了當?shù)卣f明。在過去，通過使固定渦旋件1相對于搖動渦旋件2，即相對于固定支承著的構架3只可在軸向上移位的構造，實現(xiàn)了軸向上的順從性，也就是說，齒頂與齒底之間原則上沒有間隙，并且固定渦旋件1以小接觸力推壓搖動渦旋件2。對此，在本實施例中，通過使壓接搖動渦旋件2的構架3相對于固定支承在密閉容器10上的固定渦旋件1只可在軸向上移動的構造，結果可實現(xiàn)軸向上的順從性，也就是說，齒頂與齒底之間原則上沒有間隙，并且構架3、即搖動渦旋件2以小接觸力推壓固定渦旋件1。這時，假如作用在鉸銷6上的力矩不平衡，更嚴密地說，如果鉸銷6成為受到直接力矩的作用的力學構造，鉸銷6就會撬開，擔心會防礙構架3在軸向上的平滑移位(追隨動作)。
圖4中圖示了作用在該實施例的渦旋壓縮機上的徑向力的情況。
Fg是作用在搖動渦旋件2上的冷媒氣體的負荷，其作用點在軸向上的位置位于板狀渦卷齒2b的齒高中部。另一方面，沿徑向支承(莫如說是驅動)該搖動渦旋件2的是滑動軸承2c的中部，在該位置上，冷媒氣體負荷Fg以Fs1(Fs1＝Fg)傳遞給主軸4的銷部4a，而搖動渦旋件2則受到作為其反作用力的力Fo1(Fo1＝Fg)。這里必須注意的是，在搖動渦旋件2上作用著由Fg和Fo1產(chǎn)生的力矩(力偶)。如果Fg的作用點與Fo1的作用點在軸向上的距離設為L，則該力矩為Fg·L。為使搖動渦旋件2穩(wěn)定地(不傾復地)進行搖動運動，必須使作用在搖動渦旋件2上的力矩平衡。因此，搖動渦旋件2上的與上述傾復力矩Fg·L抗衡的主平衡力矩，得出由作用在搖動渦旋件2上的推力氣體負荷及從構架3作用在搖動渦旋件2上的反推力產(chǎn)生的力矩這一形式。為此，上述的傾復力矩以MF(MF＝Fg·L)傳遞給構架(嚴格地說是由構架3和壓力板11構成的系統(tǒng))。另一方面，傳遞給主軸4的銷部4a的力Fs1通過第1軸承3c以FF1傳遞給構架3。此處，如果將搖動軸承2c的中部與第1軸承3c的中部在軸向上的距離設為I1，將第1軸承3c的中部與第2構架12的第2軸承12a的中部的距離設為I2，由與主軸4有關的力及力矩的平衡關系可導出式(3)FF1＝[(I1＋I2)/I2]·Fg…………(3)傳遞給構架3的力FF1通過鉸銷6由軸向跟蹤處的固定渦旋件1的鉸孔1c承受，即以與FF1相同大小的力FF2(FF2＝FF1)作為反作用力來承受。假如該力FF2的作用位置不適當，構架3為了保持其自身的穩(wěn)定性(力矩的平衡)，就會承受FF2的作用點、即軸向跟蹤處上的力矩。這意味著外周是鉸刀的鉸銷6與固定渦旋件1的鉸孔1c被撬開，成為如前面所述的妨礙軸向上的跟蹤動作的原因。此處，將FF2的作用點的理想點的位置作為從第1軸承3c的中部至搖動渦旋件一側(圖4中的上側)的距離X計算出之后，從與構架3有關的力矩的平衡關系，可得出式(4)。
通過將外周是鉸刀的鉸銷6與固定渦旋件1的鉸孔1c的嵌合位置設置在包含由式(4)規(guī)定的位置的軸向位置上，就可圓滑地實現(xiàn)構架3的軸向上的跟蹤動作。MF(=F0•L)=FF1(=I1+I2I2•Fg)•X]]> 即，鉸銷6的導向部分最好是包含距離X的部分。實施例2下面根據(jù)

本發(fā)明的實施例二。
圖5是示出本發(fā)明的渦旋壓縮機的實施例2在穩(wěn)定運轉時的情況的主要部分的斷面圖。
在該圖中，1是固定渦旋件，其中部形成有排出口1e。另外，在底板部1a的單側(圖5中的下側)形成有板狀渦卷齒1b，在板狀渦卷齒1b的外周側的對向分別形成有十字頭導向溝1g，十字頭環(huán)9的上爪9a可沿徑向自由滑動地嚙合在該導向溝1g內。另外，在十字頭導向溝1g的外周側形成有用以確定其相對于構架3的半徑方向及旋轉方向的位置的凸部1f。2是搖動渦旋件，其底板部2a的單側(圖5中的上側)形成有與固定渦旋件1的板狀渦卷齒實質上同一形狀、并且具有180°相位差的板狀渦卷齒2b。在板狀渦卷齒2b的外周側上成對向地形成有與固定渦旋件1的十字頭導向溝1g有約90°相位差的十字頭導向溝2e，十字頭環(huán)9的下爪9b可沿半徑方向自由滑動地嚙合在該十字頭導向溝2e內。13是設在搖動渦旋件2的下側的支承搖動渦旋件2的搖動渦旋件背面支承構件(下面簡稱為支承構件)。十字頭導向溝2e的下方的對稱位置上形成有2個用以限制支承構件13的半徑方向及旋轉方向的位置的鉸孔2h。另外，在底板部2a上形成有用以在其與支承構件13的間隙中產(chǎn)生一定壓力的作為壓力導入孔的壓力引入口2g。支承構件13的與搖動渦旋件2相反的一側(圖5中的下側)的中心部形成有中空圓筒狀的凸臺部13d，該凸臺部13d的內側面形成搖動軸承13c。另外，在支承構件13的與凸臺部13d同一側的外周側上形成有可相對構架3的推力軸承3a平面滑動的止推面13b。并且，在支承構件13的與搖動渦旋件2同一側(圖5中的上側)的外周側上形成有用以確定其與搖動渦旋件2的半徑方向及旋轉方向的位置的鉸孔13e。然后，鉸銷6穿過鉸孔2h并固定插入在鉸孔13e內，并且其鉸銷6的頂端處于搖動渦旋件2的板狀渦卷齒2b的頂端至連接底部的中間點的更接近頂端的位置上。
搖動渦旋件2可沿軸向相對支承構件13移動，并且在搖動渦旋件2的接合面上裝置有密封件A8a。在構架3的中心部形成有沿徑向支承著由電動機驅動的主軸4的第1軸承3c。加上在構架3的外周側上形成有用以確定其相對固定渦旋件1的半徑方向及旋轉方向的位置的鉸孔3d，在該鉸孔3d內嵌有用以確定固定渦旋件1的位置的凸部1f。
固定渦旋件1的與底板部1a的板狀渦卷齒1b相反的一側(圖1中的上側)的高低壓隔板14與底板部1a靠緊，同時焊接固定在密閉容器10上。
下面說明該實施例二在穩(wěn)定運轉時的動作。壓縮室內的高壓冷媒氣體和中壓冷媒氣體從搖動渦旋件2的壓力引入口2g引入搖動渦旋件2的底板部2a與支承構件13之間的間隙內。搖動渦旋件2利用由該壓力引起的軸向力與由壓縮室內的壓力引起的軸向力的差所得到的規(guī)定軸向上的力，由鉸銷6進行導向而向固定渦旋件推壓。另外，在此時，在搖動渦旋件2的板狀渦卷齒2b上，雖然作用著由徑向的冷媒氣體產(chǎn)生的力，但由于在該力的作用點的板狀渦卷齒的縱向中間點上作用著來自鉸銷6的反作用力，因此沒有傾復力矩作用在搖動渦旋件2上。由此，即使軸向上的推壓力設定的盡可能小，搖動渦旋件2也以穩(wěn)定的狀態(tài)推壓在固定渦旋件1上，因此搖動渦旋件2穩(wěn)定地壓緊在固定渦旋件1上，可防止鉸銷6的撬開。
另外，通過使固定渦旋件1和搖動渦旋件2樹脂化，如果只進行無機械加工的高精度形狀的射出成型，就可使成本顯著降低。實施例3下面根據(jù)

本發(fā)明的實施例三。圖6是本發(fā)明渦旋壓縮機的實施例三的主要部分的斷面圖。
圖6示出穩(wěn)定運轉時的狀態(tài)。在該圖中，1是固定渦旋件，借助鉸銷(圖中未示)控制其與支架15的相位，底板部1a的外周部借助螺栓(圖中未示)連接在支架15上。另外，在底板部1a的單側(圖6中的下側)形成有板狀渦卷齒1b。
2是搖動渦旋件，在底板部2a的單側(圖6中的上側)形成有與固定渦旋件1的板狀渦卷齒1b實質上同一形狀的板狀渦卷齒2b，并且在底板部2a的與板狀渦卷齒2b相反的一側(圖6中的下側)的中心部形成有中空圓筒狀的凸臺部2f，在該凸臺部2f的內側面形成有搖動軸承2c。另外，在與凸臺部2f同一側的搖動渦旋件2的外周側形成有可相對構架3的推力軸承3a作平面滑動的止推面2d。另外，在搖動渦旋件2的底板部2a的外周側的對向位置分別形成有十字頭導向溝2e，在該十字頭導向溝2e內可沿徑向自由滑動地嚙合著十字頭環(huán)9的上爪9a。另一方面，在構架3上，也對向地形成有一對與搖動渦旋件2的十字頭導向溝2e有大約90°相位差的十字頭導向溝3b，十字頭環(huán)9的下爪9b可沿徑向自由滑動地嚙合在該十字頭導向溝3b內。另外，在構架3的中心部形成有沿徑向支承著由電動機驅動的主軸4的第1軸承3c。
在構架3上形成有供壓入鉸銷17的鉸孔3g，并且該鉸銷17與形成在支架15上的鍵槽15e相嚙合，由此控制構架3與支架15的相位，構架3與支架15的旋轉方向受到限制。
支架15的外側面熱裝在密閉容器10上，將密閉容器10的內部分隔成吸入氣體氣氛10c和排出氣體氣氛10d。另外，支架15的內側面形成兩個同軸控制的圓筒面，即嵌合圓筒面C15a和嵌合圓筒面D15b，它們分別與同軸形成在構架3的外面的兩個圓筒面，即嵌合圓筒面C3d和嵌合圓筒面D3e嵌合。另外，支架15的內側面形成有收容密封件的圓環(huán)狀槽，密封件C16a和密封件D16b嵌在該密封槽內。因此，由該兩個密封件16a和16b、支架15的內側面以及構架3的外側面圍成的空間E15c，通過形成在支架15上的高壓導入孔15d與排出氣體氣氛10d連通。
主軸4的搖動渦旋件一側(圖6中的上側)的端部上形成有銷部4a，該銷部4a具有與搖動渦旋件2的偏心方向同一方向的平面部，該銷部與內側面具有平面部的滑動件5相配合。另外，滑動件5的外側面是圓筒形，與搖動渦旋件2的搖動軸承2c可自由轉動地配合。10a是將被壓縮前的低壓氣體導入密閉容器內的吸入管，10b是將壓縮后的高壓氣體排出密閉容器10外的排出管。
下面說明本實施例的動作。有關本實施例三的正常運轉時的動作、起動時的動作以及支架的穩(wěn)定性等，基本上與實施例一中的相同，這里只對其不同之處及其特征之處進行說明。
穩(wěn)定運轉時，排出氣體氣氛10d是高壓的，所以通過高壓導入孔15d相連通的空間E15c也成為高壓，構架3在嵌合圓筒面C3d和嵌合圓筒面D3e兩處由支架15進行導向而向上方浮動。因此，通過推力軸承3a壓靠在構架3上的搖動渦旋件2也向上方浮動，其結果，搖動渦旋件2的齒頂、齒底與固定渦旋件1的齒底、齒頂以小力接觸地進行滑動。
另外，在剛起動后，由于排出氣體氣氛10d尚未達到高壓，構架3向下方壓下，搖動渦旋件2也隨著向下方壓下，其結果，固定渦旋件的齒頂、齒底與搖動渦旋件的齒底、齒頂之間存在間隙，可實現(xiàn)平滑地起動。
而且，在本實施例中，雖然是以在構架3的下方形成高壓空間E15c來作為使構架3向上方舉起的手段的例子來進行說明的，但是也可以采用形成中間壓力空間來代替形成高壓空間E15c。這時，可以考慮在固定渦旋件1的中間壓力的相當位置上設置抽氣孔以引導中間壓力的手段，以及在搖動渦旋件2的中間壓力的相當位置上設置抽氣孔以通過推力軸承導引中間壓力的裝置。另外，中間壓力除了從壓縮室的適當位置抽出的方法之外，也可以由壓縮室和將高壓和低壓相混合的獨立裝置發(fā)生出來。另外可以考慮利用高壓和中間壓力二者，除此之外，還可以考慮利用彈簧等的彈性力。
此外，在本實施例中，是以將十字頭環(huán)9插置在搖動渦旋件2與構架3之間的例子來說明的，但是也可以將十字頭環(huán)9插置在搖動渦旋件與支架15之間或者搖動渦旋件與固定渦旋件之間。
此外，在本實施例中，是以借助支架15將吸入氣體氣氛10c與排出氣體氣氛10d分隔開的例子來說明的，但是，不一定需要將密閉容器10內部上下分隔開，可以考慮使全體都是吸入氣體氣氛或者都是排出氣體氣氛的情況。這時，在全體都是吸入氣體氣氛的情況時，用管子等將排出口1e與排出管10b直接連接，而在全體都是排出氣體氣氛的情況時，則將吸入管10a與壓縮室直接連接。
此外，在本實施例的情況下，對作軸向跟蹤運動的構架3進行導向之處，即嵌合圓筒面C15a與嵌合圓筒面D15b的跨度很長，因此，作為軸向跟蹤運動的構件的構架的穩(wěn)定性非常良好。
產(chǎn)業(yè)上的實用性采用本發(fā)明的渦旋壓縮機，在穩(wěn)定運轉時，可實現(xiàn)與過去的渦旋壓縮機同樣的理想的軸向順從性、即，板狀渦卷齒的齒頂和齒底經(jīng)常以小的接觸力進行滑動，同時，在起動時不發(fā)生異常噪音，并且搖動渦旋件可圓滑移動，從而可得到性能高、噪音低及可靠性高的渦旋壓縮機。
權利要求
1.一種渦旋壓縮機，其特征在于它包括密閉容器；將該密閉容器區(qū)分為高壓室和低壓室的高低壓分隔件；設在所述低壓室內的固定渦旋件和搖動渦旋件，其各自的板狀渦卷齒相互嚙合以在其相互之間形成壓縮室；沿軸向支承該搖動渦旋件并且可自由轉動地支承主軸的構架；限制所述固定渦旋件和所述構架在徑向和旋轉方向上的相對位置的連接體；設在所述高低壓分隔件和所述固定渦旋件之間、分別與高低壓分隔件和固定渦旋件相嚙合的壓力板；所述固定渦旋件固定支承在所述密閉容器內，同時，所述連接體貫穿所述固定渦旋件并將所述構架和所述壓力板同一方向地連接，所述構架和所述壓力板可沿軸向相對所述固定渦旋件進行移位。
2.一種渦旋壓縮機，其特征在于它包括密閉容器；設在該密閉容器內的固定渦旋件和搖動渦旋件，其各自的板狀渦卷齒相互嚙合以在其相互之間形成壓縮室；沿軸向支承該搖動渦旋件并沿徑向支承主軸的構架；設在所述搖動渦旋件的板狀渦卷齒的相反一側的搖動渦旋件背面支承構件；端部與該搖動渦旋件背面支承構件固著的同時嵌著在所述搖動渦旋件上的連接體；所述搖動渦旋件借助從形成在搖動渦旋件上的壓力導入孔導入的所述壓縮室內的氣體壓力，離開搖動渦旋件背面支承構件而壓向所述固定渦旋件。
3.一種渦旋壓縮機，其特征在于它包括密閉容器；設在該密閉容器內的固定渦旋件和搖動渦旋件，其各自的板狀渦卷齒相互嚙合以在其相互之間形成壓縮室；沿軸向支承該搖動渦旋件并沿徑向支承主軸的構架；設在該構架與所述密閉容器之間的固著在密閉容器上的支架；所述構架依靠所述支架，以在徑向上受限制的狀態(tài)沿軸向壓向所述固定渦旋件側而移動。
全文摘要
本發(fā)明的渦旋壓縮機，在穩(wěn)定運轉時，可實現(xiàn)與過去的渦旋壓縮機同樣的軸向順從性，即，板狀渦卷齒的齒頂和齒底經(jīng)常以小的接觸力進行滑動，同時，在起動時，從停止時的兩渦旋件在軸向上離開著的狀態(tài)，搖動渦旋件一邊與構架保持成一體的穩(wěn)定的位置關系一邊徐徐地使其與固定渦旋件的距離變小，從而轉移成穩(wěn)定運轉時的狀態(tài)。因此可以得到高性能、低噪音及高信賴性的渦旋壓縮機。
文檔編號F04C23/00GK1115998SQ9419084
公開日1996年1月31日 申請日期1994年11月7日 優(yōu)先權日1993年11月5日
發(fā)明者小川博史, 佐野文昭, 角田昌之, 池田清春, 茂木周二 申請人:三菱電機株式會社