涡旋式压缩的制造方法

涡旋式压缩的制造方法
【专利摘要】在具备静涡旋盘(31)及动涡旋盘(36)的涡旋式压缩机中，使静涡旋盘(31)及动涡旋盘(36)中的至少一方具有的涡卷(34、38)构成为变形涡卷，该变形涡卷形成为如下的形状，即：两个压缩室(41A、41B)中的至少一个压缩室(41B)的容积变化率在压缩行程的过程中会减少。
【专利说明】涡旋式压缩机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涡旋式压缩机，特别是涉及一种能够降低过压缩损耗的涡旋式压缩机。
【背景技术】
[0002]迄今为止，在壳体内具有电动机及涡旋式压缩机构的涡旋式压缩机已为人所知(例如参照专利文献1)。涡旋式压缩机的压缩机构中设有静涡旋盘及动涡旋盘，静涡旋盘及动涡旋盘分别具有端板及竖立地设置在该端板前侧面的涡卷，静涡旋盘及动涡旋盘配置为彼此的端板的前侧面相对，并且彼此的涡卷相互啮合。在该涡旋式压缩机中，通过动涡旋盘相对于静涡旋盘进行偏心旋转，使得形成于两涡旋盘的涡卷之间的压缩室的形状改变，从而压缩内部的流体。流体从压缩机构的两涡旋盘的外周侧被吸入压缩室内，随着压缩室的变形向中心部流动。然后，当流体达到规定的压力后，就会从压缩机构的中心部向外部喷出。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本公开特许公报特开2008-286095号公报
【发明内容】

[0006]一发明要解决的技术问题一
[0007]在上述涡旋式压缩机中，通过静涡旋盘的涡卷及动涡旋盘的涡卷的最内侧接点相互分离，使得压缩室与喷出通口连通，从而开始进行喷出行程。然而，喷出行程刚开始之后，尽管将压缩室与喷出通口连通的通路的截面积狭小，压缩室的容积仍然与压缩行程时同样地随着动涡旋盘的偏心旋转而减少。因此，尽管喷出行程已经开始，但在压缩室中流体仍然被进一步地压缩，从而容易发生超过喷出压力的过压缩。特别是，近几年压缩机有高速化的倾向，因而存在有如上述那样的过压缩所导致的压力损耗增加，在全损耗中过压缩损耗所占的比例变闻的情况。
[0008]对于这个问题，例如能够通过增加涡卷的卷绕次数来延长流体的压缩路径,从而减少压缩室的容积变化率，由此来抑制喷出行程中在压缩室内的流体被过压缩。然而，若单纯只通过增加涡卷的卷绕次数来谋求延长压缩路径，则会导致压缩机构的径方向尺寸变大，使得涡旋式压缩机大型化。
[0009]本发明有鉴于上述问题而完成，其目的在于:在涡旋式压缩机中，避免大型化的同时，降低过压缩损耗。
[0010]—用以解决技术问题的技术方案一
[0011]第一方面的发明是这样的:一种涡旋式压缩机，其具备静涡旋盘31及动涡旋盘36，该静涡旋盘31及动涡旋盘36分别具有端板32、37、以及竖立地设置在该端板32、37的正面的涡旋状涡卷34、38，该静涡旋盘31及动涡旋盘36配置为彼此的端板32、37的正面相对，并且彼此的涡卷34、38相互啮合，通过上述动涡旋盘36不自转地相对于上述静涡旋盘31进行偏心旋转，从而在分别形成于上述动涡旋盘36的涡卷38内侧及外侧的压缩室41A、41B中流体被压缩，其特征在于:上述静涡旋盘31及上述动涡旋盘36的上述各涡卷34、38形成为如下的形状，即:上述两个压缩室41A、41B中的至少一个压缩室41B成为在压缩行程的过程中容积变化率会减少的减少压缩室41B。
[0012]在第一方面的发明中，通过动涡旋盘36进行偏心旋转而两个压缩室41A、41B的容积减少，使得该两压缩室41A、41B内的流体被压缩。其中至少一个压缩室41B成为在压缩行程的过程中容积变化率会减少的减少压缩室41B。在减少压缩室41B中，压缩行程结束时的容积变化率与压缩行程开始时相比会变小。也就是说，在减少压缩室41B的喷出行程刚开始之后的容积变化率会成为比较小的值。因此，在涡旋式压缩机中，虽然在喷出行程刚开始之后，压缩室与用于喷出流体的喷出通口之间的连通路的截面积变得狭小，但由于减少压缩室41B的容积变化率在压缩行程结束时成为比较小的值，因此能够抑制制冷剂在喷出行程刚开始之后的减少压缩室41B中不必要地被压缩的超出喷出压力的情况。
[0013]第二方面的发明是这样的:在第一方面的发明中，上述静涡旋盘31及上述动涡旋盘36的上述各涡卷34、38形成为渐开线状，并且面向上述减少压缩室41B的侧面34b、38b形成为在从外端移向内端的过程中基圆的半径逐渐地变小的变形渐开线形状。
[0014]在第二方面的发明中，如上所述，静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38面向减少压缩室41B的侧面34b、38b形成为在从外端移向内端的过程中基圆的半径逐渐地变小的变形渐开线形状。
[0015]然而，在同一外径的渐开线中，基圆的半径越小，卷绕次数就越多，渐开线就越长。所以，若使用形成为基圆的半径较小的渐开线形状的涡卷，那么流体的压缩路径会变长，压缩室的容积变化率会变小。也就是说，若如上述那样使静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38面向减少压缩室41B的侧面34b、38b形成为在从外端移向内端的过程中基圆的半径逐渐地变小的变形渐开线形状，那么随着动涡旋盘36的偏心旋转，减少压缩室41B的容积变化率会变小。
[0016]第三方面的发明是这样的:在第二方面的发明中，上述静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38构成为:在上述变形渐开线上的、基圆的半径发生变化的变化点P1、P2处，变化前与变化后的基圆具有共通的切线L1、L2。
[0017]在第三方面的发明中，变化前与变化后的基圆不是同心状地配置，而是小径的基圆与大径的基圆内接，并且在该内接点的切线L1、L2上改变基圆的半径，也就是说，在上述切线上，使基于大径的基圆的渐开线与基于小径的基圆的渐开线相连接。像这样通过使基于不同径的基圆的渐开线相连接，能够使得两种渐开线平顺地连接。
[0018]第四方面的发明是这样的:在第一到第三中的任一方面的发明中，上述静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38形成为:随着上述动涡旋盘36的偏心旋转，上述减少压缩室41B的容积变化率从第一容积变化率往比该第一容积变化率还小的第二容积变化率转移，并且上述容积变化率的转移是在上述动涡旋盘36的旋转角为上述减少压缩室41B的喷出行程开始进行的角度的前后90度角度范围内的角度时结束。
[0019]在第四方面的发明中，随着动涡旋盘36的偏心旋转，减少压缩室41B的容积变化率从第一容积变化率转移到第二容积变化率。并且，该容积变化率的转移是在动涡旋盘36的偏心旋转角为减少压缩室41B的喷出行程开始进行的喷出开始角度的前后90度角度范围内的角度时结束。
[0020]然而，如上所述，在涡旋式压缩机中，在从喷出行程开始后到动涡旋盘36旋转90度左右为止的期间内，压缩室与用于喷出制冷剂的喷出通口之间的连通路的截面积狭小。所以，压缩室41B的容积变化率的转移优选在压缩室41B的喷出行程开始前为止结束，或者优选在喷出行程开始后，在动涡旋盘36旋转90度左右为止的期间内结束。但是，例如若使减少压缩室41B的容积变化率的转移在压缩行程刚开始之后结束，那么就有吸入容积变小而无法确保希望的压缩比的可能性。所以，如上所述，通过构成为使容积变化率的转移在动涡旋盘36的偏心旋转角为上述喷出开始角度的前后90度角度范围内的角度时结束，一方面能够可靠地使容易发生过压缩的、喷出行程刚开始之后的减少压缩室41B的容积变化率变小，另一方面能够确保大的吸入容积。
[0021]第五方面的发明是这样的:在第一到第五中的任一方面的发明中，上述静涡旋盘31及上述动涡旋盘36的各涡卷34、38形成为非对称形状，并且形成为:至少是形成于上述动涡旋盘36的涡卷38内侧的内侧压缩室41B成为上述减少压缩室41B。
[0022]在第五方面的发明中，静涡旋盘31及动涡旋盘36的涡卷34、38形成为非对称形状。在这样的情况下，因为与形成于动涡旋盘36的涡卷外侧的压缩室相比，形成于内侧的压缩室的压缩路径变短，所以随着动涡旋盘36的偏心旋转的容积变化率变大。由此，与形成于动涡旋盘36的涡卷外侧的压缩室相比，形成于内侧的压缩室容易发生过压缩，从而过压缩损耗变大。但是，在第五方面的发明中，各涡卷34、38形成为:至少是内侧压缩室41B成为在压缩行程的过程中容积变化率会减少的减少压缩室。因此，在内侧压缩室41B中不易发生过压缩。
[0023]第六方面的发明是这样的:在第一方面的发明中，上述静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38由在从外端移向内端的过程中圆弧半径变小地连续的多个圆弧状部分34A?34E、38A?38D构成，并且具有在从外端移向内端的过程中厚度改变而使上述减少压缩室41A、41B的容积变化率在压缩行程的过程中会减少的部分34C、34E、38B、38D。
[0024]在第六方面的发明中，静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38由在从外端移向内端的过程中圆弧半径变小地连续的多个圆弧状部分34A?34E、38A?38D构成。并且，通过使静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38的一部分34C、34E、38B、38D的厚度改变，减少压缩室41A、41B的容积变化率在压缩行程的过程中会减少。
[0025]一发明的效果一
[0026]根据第一方面的发明，使静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38形成为如下的形状，即:两个压缩室41A、41B中的至少一个压缩室41B成为在压缩行程的过程中容积变化率会减少的减少压缩室41B。因此，在涡旋式压缩机中，虽然在喷出行程刚开始之后，压缩室与用于喷出流体的喷出通口之间的连通路的截面积变得狭小，但由于减少压缩室41B的容积变化率在压缩行程结束时成为比较小的值，因此能够抑制制冷剂在喷出行程刚开始之后的减少压缩室41B中被过压缩。由此，能够降低过压缩损耗。此外，由于使静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38构成为在减少压缩室41B的压缩行程的过程中容积变化率会减少，因此能够不使涡旋式压缩机10大型化地来降低过压缩损耗。
[0027]根据第二方面的发明，通过使静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38面向减少压缩室41B的侧面34b、38b形成为在从外端移向内端的过程中基圆的半径逐渐地变小的变形渐开线形状，能够容易地构成使减少压缩室41B的容积变化率在压缩行程的过程中减少的变形涡卷。并且，通过使静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38面向减少压缩室41B的侧面34b、38b形成为基圆的半径逐渐地减少的变形渐开线形状，能够使减少压缩室41B的容积变化率急遽地减少。由此，因为能够在容易发生过压缩的、喷出行程刚开始之后的时间点之前，使减少压缩室41B的容积变化率充分地减少，所以能够充分地降低过压缩损耗。
[0028]根据第三方面的发明，能够使基于不同径的基圆的多个渐开线平顺地相连接，从而容易地形成变形渐开线。
[0029]根据第四方面的发明，通过构成为使容积变化率的转移在动涡旋盘36的偏心旋转角为上述喷出开始角度的前后90度角度范围内的角度时结束，能够可靠的抑制过压缩，并且能够确保大的吸入容积。
[0030]根据第五方面的发明，通过上述静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38使内侧压缩室41B构成为在压缩行程的过程中容积变化率会减少的减少压缩室，而能够降低在与动涡旋盘36外侧的压缩室41A相比容易发生过压缩的内侧压缩室41B中的过压缩损耗。
[0031]根据第六方面的发明，通过使由从外端移向内端的过程中圆弧半径变小地连续的多个圆弧状部分34A?34E、38A?38D构成的静涡旋盘31及动涡旋盘36的各涡卷34、38的一部分34C、34E、38B、38D的厚度改变，能够容易地构成压缩室41A、41B的容积变化率在压缩行程的过程中会减少的涡卷34、38。
【专利附图】

【附图说明】
[0032]图1是示出第一实施方式涡旋式压缩机的概略结构的纵向剖视图。
[0033]图2是示出第一实施方式压缩机构的主要部分的横向剖视图。
[0034]图3是放大示出图2的一部分的图。
[0035]图4(A)?(C)是用于说明涡卷的形状与容积变化率之间的关系的图，图4(A)及图4(B)是示出一般涡卷的俯视图，图4(C)是示出变形涡卷的俯视图。
[0036]图5(A)?⑶是不出第一实施方式压缩机构的动作的横向剖视图。
[0037]图6是示出第一实施方式压缩机构的内侧压缩室的容积变化率的变化的曲线图。
[0038]图7是示出第一实施方式压缩机构的内侧压缩室的压力变化的曲线图。
[0039]图8是示出第二实施方式压缩机构的主要部分的横向剖视图。
[0040]图9㈧是示出第二实施方式静止侧涡卷的横向剖视图，图9(B)是示出第二实施方式可动侧涡卷的横向剖视图。
[0041]图10是示出将第二实施方式静止侧涡卷及可动侧涡卷变形为厚度一定的涡卷的横向剖视图。
【具体实施方式】
[0042]下面，根据附图对本发明的实施方式进行详细的说明。
[0043](发明的第一实施方式)
[0044]本实施方式涉及的涡旋式压缩机10连接于制冷装置的制冷剂回路。也就是说，在制冷装置中，通过在涡旋式压缩机10中被压缩的制冷剂(例如二氧化碳)在制冷剂回路中循环来进行蒸气压缩式的制冷循环。
[0045]如图1所示，涡旋式压缩机10具备机壳11，并且具备收纳在该机壳11内的电动机20及压缩机构30。机壳11形成为纵向长度较长的圆筒状，并且构成为密闭拱顶状。
[0046]电动机20构成使驱动轴60转动来驱动压缩机构30的驱动机构。电动机20具备固定在机壳11的定子21、以及配置在该定子21内侧的转子22。驱动轴60贯穿通过转子22，转子22固定在该驱动轴60上。
[0047]机壳11的躯干部上靠近上部处贯穿通过并固定有吸入管13。另一方面，机壳11的躯干部的顶部处贯穿通过并固定有喷出管12。需要说明的是，在图中虽然没有示出，但是在机壳11的底部构成为贮存有润滑油的贮油部。
[0048]机壳11中固定有位于电动机20上方的壳体50,并且在该壳体50上方设有压缩机构30。吸入管13的流出端连接于压缩机构30的吸入通口 12a，喷出管12的流入端朝后述的上部空间15敞开。
[0049]驱动轴60沿着机壳11配置在上下方向上，驱动轴60具备主轴部61、以及形成于该主轴部61上端的偏心轴部65。主轴部61具有:固定在电动机20的转子22上的中径部63 ;形成于该中径部63上侧，并且被壳体50的上部轴承51支撑的大径部62 ;以及形成于中径部63的下侧，并且被下部轴承17支撑的小径部64。偏心轴部65的轴心相对于主轴部61的轴心按规定量偏心。该偏心轴部65的偏心量即是下文所述动涡旋盘36的公转半径。
[0050]压缩机构30具备:固定在壳体50上侧面的静涡旋盘31 ;以及啮合于该静涡旋盘31的动涡旋盘36。动涡旋盘36配置于静涡旋盘31与壳体50之间，并且设置在该壳体50上。
[0051]壳体50外周部形成有环状部52，并且壳体50在中央部的上部形成有凹陷部53而使壳体50形成为凹陷的碟状，凹陷部53下方构成上部轴承51。壳体50被压入并固定在机壳11，机壳11内周面与壳体50的环状部52外周面之间在全周上均气密性地紧密接合。而且，壳体50将机壳11内部隔开为:收纳有压缩机构30的上部空间15 ;以及收纳有电动机20的下部空间16。下部空间16电动机20下方设置有主轴部61的下部轴承17。下部轴承17固定在机壳11的内周面。
[0052]静涡旋盘31构成固定于壳体50上的静止部件。静涡旋盘31具备:端板32 ;连续地形成于端板32外周的外缘部33 ;在该外缘部33的内侧竖立地设置在端板32正面(图1中的下侧面)的静止侧涡卷34。端板32形成为大致圆板状。外缘部33形成为从端板32朝下方突出。静止侧涡卷34形成为涡旋状，并且其位于最外侧的外端部与外缘部33形成为一体(参照图2)。也就是说，在静涡旋盘31中，外缘部33的内侧面与静止侧涡卷34的内侧面34a相接。静止侧涡卷34的具体形状在后进行叙述。
[0053]动涡旋盘36构成有相对于静涡旋盘31进行偏心旋转的活动部件。动涡旋盘36具备:端板37 ;竖立地设置在该端板37正面(图1中的上侧面)的可动侧涡卷38 ;形成于端板37的背面中心部的筒状轴套部39。可动侧涡卷38形成为涡旋状(参照图2)。轴套部39收纳在壳体50的凹陷部53内。此外，轴套部39中插入有驱动轴60的偏心轴部65。由此，动涡旋盘36通过驱动轴60与电动机20连结。轴套部39也用作为驱动轴60的偏心轴部65的轴承部。[0054]压缩机构30配置为:静涡旋盘31与动涡旋盘36以彼此的端板32、37的正面相对，并且彼此的涡卷34、38相互啮合。通过如上述那样配置两涡旋盘31、36，从而在压缩机构30的可动侧涡卷38的外侧划分形成有外侧压缩室41A，而在可动侧涡卷38的内侧则划分形成有内侧压缩室41B。也就是说，在可动侧涡卷38的外侧面38a与静止侧涡卷34的内侧面34a之间形成有外侧压缩室41A，在可动侧涡卷38的内侧面38b与静止侧涡卷34的外侧面34b之间形成有内侧压缩室41B。
[0055]静涡旋盘31的外缘部33形成有吸入通口 12a(参照图1。在图2中省略图示)。该吸入通口 12a连接有吸入管13，吸入通口 12a配置为接近静止侧涡卷34的外端部，并且与各压缩室41A、41B的低压室连通。并且，静涡旋盘31的端板32中央形成有喷出通口 35。喷出通口 35朝上部空间15敞开。因此，上部空间15成为与压缩机构30喷出的制冷剂的压力相当的高压气氛、环境。
[0056]需要说明的是，在壳体50的环状部52上侧面设有密封环43。密封环43气密地隔开凹陷部53。此外，壳体50中设置有用于阻止动涡旋盘36自转的十字头联轴节42。十字头联轴节42设置在壳体50的环状部52的上侧面，并且可滑动地嵌入于动涡旋盘36的端板37、以及壳体50。
[0057]〈静止侧涡卷及可动侧涡卷的形状〉
[0058]如图2所示，静止侧涡卷34及可动侧涡卷38分别形成为渐开线状。并且，静止侧涡卷34及可动侧涡卷38构成为变形涡卷，该变形涡卷形成为如下的形状，即:内侧压缩室41B成为在压缩行程的过程中容积变化率会减少的减少压缩室。
[0059]具体而言，在静止侧涡卷34中，面向内侧压缩室41B的外侧面34b由外侧部分及内侧部分构成，该外侧部分具有沿着以半径为rl的第一圆C1作为基圆的渐开线的形状，该内侧部分具有沿着半径为r2(<rl)的第二圆C2作为基圆的渐开线的形状。也就是说，静止侧涡卷34的外侧面34b形成为在从外端移向内端的过程中的变化点P1处，基圆的半径从rl减少为r2的变形渐开线形状。此外，在静止侧涡卷34中，面向外侧压缩室41A的内侧面34a形成为沿着以第一圆C1作为基圆的渐开线的形状。也就是说，静止侧涡卷34的内侧面34a形成为从外端一直到内端基圆的半径都不改变的渐开线形状。此外，静止侧涡卷34构成为:在表示外侧面34b的形状的变形渐开线上的、基圆半径发生变化的变化点P1处，变化前与变化后的基圆、即第一圆C1与第二圆C2具有共通的切线L1 (参照图3)。
[0060]另一方面，在可动侧涡卷38中，面向内侧压缩室41B的内侧面38b由外侧部分及内侧部分构成，该外侧部分具有沿着以半径为r3的第三圆C3作为基圆的渐开线的形状，该内侧部分具有沿着以半径为r4(<r3)的第四圆C4作为基圆的渐开线的形状。也就是说，可动侧涡卷38的内侧面38b形成为在从外端移向内端的过程中的变化点P2处，基圆的半径从r3减少为r4的变形渐开线形状。此外，在可动侧涡卷38中，面向外侧压缩室41A的外侧面38a形成为沿着以第三圆C3作为基圆的渐开线的形状。也就是说，可动侧涡卷38的外侧面38a形成为从外端一直到内端基圆的半径都不改变的渐开线形状。此外，可动侧涡卷38构成为:在表示内侧面38b的形状的变形渐开线上的、基圆半径发生变化的变化点P2处，变化前与变化后的基圆、即第三圆C3与第四圆C4具有共通的切线L2(参照图3)。
[0061]如上所述，在本第一实施方式中，面向内侧压缩室41B的静止侧涡卷34的外侧面34b以及面向内侧压缩室41B的可动侧涡卷38的内侧面38b形成为在从外端移向内端的过程中基圆的半径逐渐地减少的变形渐开线形状。像这样，通过使静止侧涡卷34及可动侧涡卷38面向至少其中一个压缩室41A、41B的侧面形成为在从外端移向内端的过程中基圆的半径逐渐地减少的变形渐开线形状，能够使至少其中一个压缩室41A、41B的容积变化率在压缩行程的过程中变小。以下，参照图4(A)?(C)说明其理由。
[0062]图4㈧示出涡卷A，其外侧面及内侧面都形成为沿着以半径为ra的圆Ca作为基圆的渐开线的形状。图4(B)示出涡卷B，其外侧面及内侧面都形成为沿着以半径为rb(<ra)的圆Cb作为基圆的渐开线的形状。图4 (C)示出将涡卷A的一部分及涡卷B的一部分连接在一起而形成的润卷C。
[0063]具体而言，图4 (C)的涡卷C中，从外端移向内端直到变化点P为止的外侧部分，与涡卷A—样形成为沿着以圆Ca作为基圆的渐开线的形状，而从变化点P开始直到内端为止的内侧部分，与涡卷B —样形成为沿着以半径为rb ( < ra)的圆Cb作为基圆的渐开线的形状。也就是说，涡卷C的外侧面及内侧面都形成为在从外端移向内端的的过程中基圆的半径从ra减少为rb的变形渐开线形状。此外，涡卷C构成为:在表示外侧面及内侧面的形状的变形渐开线上的、基圆半径发生变化的变化点P处，变化前与变化后的基圆、即圆Ca与圆Cb具有共通的切线L。
[0064]从图4㈧及(B)明显可以知道，在同一外径的渐开线中，基圆的半径越小，卷绕次数就越多。所以，比起以半径为ra的圆Ca作为基圆的渐开线形状的涡卷A，以半径rb(<ra)的圆Cb作为基圆的渐开线形状的涡卷B的卷绕次数会变多。为此，由于比起涡卷B，涡卷A从外端到内端为止的长度较短，所以若使用涡卷A，那么形成于内外两侧的压缩路径就会比起使用涡卷B时还要短，并且形成于涡卷的内外两侧的压缩室的容积变化率(容积减少率)就会比起使用涡卷B时还要大。另一方面，若使用涡卷B，那么由于卷绕次数会比使用涡卷A时还要多，所以在同一外径下，吸入容积会变小。
[0065]图4(C)的涡卷C的外侧部分，与涡卷A—样形成为沿着以圆Ca作为基圆的渐开线的形状，而涡卷C的内侧部分，与涡卷B —样形成为沿着以半径为rb ( < ra)的圆Cb作为基圆的渐开线的形状。也就是说，从涡卷C的外端移向内端的的过程中，涡卷C的形状从卷绕次数较少(基圆较大)的渐开线形状变成为卷绕次数较多(基圆较小)的渐开线形状。所以，若以使用涡卷A时的压缩室的容积变化率为A，并且以使用涡卷B时的压缩室的容积变化率为B( < A)，那么使用涡卷C时，压缩室的容积变化率(容积减少率)就会随着动涡旋盘36的偏心旋转从容积变化率A转移到容积变化率B。也就是说，若使用涡卷C，那么压缩室的容积变化率(容积减少率)会在压缩行程的过程中减少。需要说明的是，由于涡卷C的外侧部分与涡卷A —样形成为以圆Ca作为基圆的渐开线的形状，因此与涡卷A —样能够确保比涡卷B还大的吸入容积。
[0066]需要说明的是，在图4(C)中，使涡卷C的内侧面及外侧面都形成为沿着变形渐开线的形状，但是若只使内侧面成为沿着变形渐开线的形状，并且使外侧面成为沿着由一个基圆形成的渐开线的形状，那么就只有涡卷C内侧的压缩室的容积变化率(容积减少率)会在压缩行程的过程中从容积变化率A转移到容积变化率B。相反地，若只使涡卷C的外侧面成为沿着变形渐开线的形状，并且使内侧面成为沿着由一个基圆形成的渐开线的形状，那么就只有涡卷C外侧的压缩室的容积变化率(容积减少率)会在压缩行程的过程中从容积变化率A转移到容积变化率B。[0067]如上所述，在本第一实施方式中，面向内侧压缩室41B的静止侧涡卷34的外侧面34b以及面向内侧压缩室41B的可动侧涡卷38的内侧面38b形成为在从外端移向内端的过程中基圆的半径逐渐地减少的变形渐开线形状。所以，随着动涡旋盘36的偏心旋转，内侧压缩室41B的容积变化率从第一容积变化率转移到比该第一容积变化率还小的第二容积变化率(参照图6)。此外，在本第一实施方式中，静止侧涡卷34的变化点P1及可动侧涡卷38的变化点P2设计为:内侧压缩室41B的容积变化率的转移(从第一容积变化率朝第二容积变化率的转移)在内侧压缩室41B的喷出行程刚开始之后结束。也就是说，静止侧涡卷34的变化点P1及可动侧涡卷38的变化点P2设计为:静止侧涡卷34的变化点P1及可动侧涡卷38的变化点P2位于不会面向喷出行程刚开始之后的内侧压缩室41B的角度位置。通过这样，喷出行程刚开始之后的内侧压缩室41B的容积变化率会成为比第一容积变化率还小的第二容积变化率。
[0068]—运转动作一
[0069]如上所述，本实施方式的涡旋式压缩机10连接于制冷装置的制冷剂回路。在该制冷剂回路中，制冷剂进行循环而使蒸气压缩式的制冷循环进行。此时，涡旋式压缩机10将在蒸发器被蒸发后的低压制冷剂吸入并且压缩，然后将压缩后的高压制冷剂送往冷凝器。以下，首先对涡旋式压缩机10的基本运转动作进行说明。
[0070]若使电动机20工作，那么压缩机构30的动涡旋盘36旋转。由于利用十字头联轴节42防止了动涡旋盘36自转，因此动涡旋盘36不会自转，只会以驱动轴60的轴心为中心进行偏心旋转。也就是说，动涡旋盘36的端板37相对于静涡旋盘31的外缘部33滑动，同时动涡旋盘36 —边对静涡旋盘31进行偏心旋转。此外，在图5中示出有在驱动轴60旋转下，旋转角每隔90度时的动涡旋盘36的位置的变化。在图5中，动涡旋盘36的位置按照A、B、C、D的顺序变化。
[0071]在外侧压缩室41A及内侧压缩室41B中，连通于吸入通口 12a的期间作为吸入行程，在该吸入行程中，通过吸入通口 12a及吸入管13吸入低压压力状态的制冷剂。在吸入行程中，随着动涡旋盘36的偏心旋转，各压缩室41A、41B的容积分别增加，从而制冷剂随着各压缩室41A、41B的容积分别增加而被吸入各压缩室41A、41B内。并且,在各压缩室41A、41B中，当吸入通口 12a完全关闭后，吸入行程就结束，而将制冷剂压缩的压缩行程就开始。需要说明的是，在外侧压缩室41A中，当驱动轴60的旋转角在0度(或360度)附近时，吸入行程结束而压缩行程开始进行(参照图5(A))，在内侧压缩室41B中，当驱动轴60的旋转角在180度附近时，吸入行程结束而压缩行程开始进行(参照图5(C))。
[0072]在压缩行程中，随着动涡旋盘36的偏心旋转，各压缩室41A、41B分别边减少容积边向中心部移动。此时，被吸入各压缩室41A、41B的低压压力状态的气态制冷剂被压缩。在各压缩室41A、41B中，压缩行程进行直到与喷出通口 35连通为止。然后，当各压缩室41A、41B与喷出通口 35相互连通时，就开始进行喷出行程，在该喷出行程中，通过喷出通口 35将制冷剂喷出。需要说明的是，在外侧压缩室41A中，当驱动轴60的旋转角在90度附近时，压缩行程结束而喷出行程开始进行(参照图5(B))，在内侧压缩室41B中，当驱动轴60的旋转角在270度附近时，压缩行程结束而喷出行程开始进行(参照图5(D))。
[0073]在喷出行程中，随着动涡旋盘36的偏心旋转，各压缩室41A、41B的容积分别减少，从而在压缩行程中被压缩后的高压压力状态的气态制冷剂随着各压缩室41A、41B的容积分别减少而从各压缩室41A、41B通过喷出通口 35朝上部空间15喷出。朝上部空间15喷出后的制冷剂通过喷出管12朝机壳11的外部流出。
[0074]然而，在如上述那样的涡旋式压缩机10中，在喷出行程刚开始之后，将压缩室41A、41B与喷出通口 35连通的通路的截面积狭小。具体而言，例如图5(A)所示，在内侧压缩室41B的喷出行程刚开始之后，由于静止侧涡卷34的内端部与可动侧涡卷38的内端部之间的空间狭小，因此将内侧压缩室41B与喷出通口 35连通的通路的截面积也变狭小。尽管如此，压缩室41A、41B的容积与压缩行程时同样地随着动涡旋盘36的偏心旋转而减少。因此，尽管喷出行程已经开始，在压缩室41A、41B中高压压力状态的气态制冷剂仍然被进一步地压缩，从而容易发生超过喷出压力的过压缩。
[0075]但是，在本第一实施方式中，面向内侧压缩室41B的可动侧涡卷38的内侧面38b以及面向内侧压缩室41B的静止侧涡卷34的外侧面34b形成为在从外端移向内端的过程中的变化点P2、P1处，基圆的半径减少的变形渐开线形状。所以，内侧压缩室41B构成为在压缩行程的过程中容积变化率会减少。
[0076]具体而言，如图6所示，随着动涡旋盘36的偏心旋转，内侧压缩室41B的容积变化率从第一容积变化率往比该第一容积变化率还小的第二容积变化率转移。然后，在本第一实施方式中，该内侧压缩室41B从第一容积变化率往第二容积变化率的转移是在静止侧涡卷34与可动侧涡卷38的最内侧接点相互分离而在内侧压缩室41B中喷出行程刚开始之后结束。其结果是，虽然在喷出行程刚开始之后，使内侧压缩室41B与喷出通口 35连通的通路的截面积狭小，但是内侧压缩室41B的容积变化率(容积减少的变化率)会成为比较小的第二容积变化率。所以，如图7的实线所示，与不使用变形涡卷的情况(参照图7的虚线)相比，由于在喷出行程刚开始之后的内侧压缩室41B中，内侧压缩室41B的容积变化率大，因此制冷剂被压缩的超出喷出压力的程度降低。也就是说，与不使用变形涡卷的情况(图7的虚线)相比，过压缩损耗降低。
[0077]一第一实施方式的效果一
[0078]如上所述，根据本第一实施方式，使静止侧涡卷34及可动侧涡卷38形成为如下的形状，即:内侧压缩室41B成为在压缩行程的过程中容积变化率会减少的减少压缩室。因此，在涡旋式压缩机10中，虽然在喷出行程刚开始之后，压缩室与用于喷出流体的喷出通口之间的连通路的截面积变得狭小，但由于内侧压缩室41B的容积变化率在压缩行程结束时成为比较小的值，因此能够抑制制冷剂在喷出行程刚开始之后的内侧压缩室41B中被过压缩。由此，能够降低过压缩损耗。此外，由于使静止侧涡卷34及可动侧涡卷38构成为在内侧压缩室41B的压缩行程的过程中容积变化率会减少，因此能够不使涡旋式压缩机10大型化地来降低过压缩损耗。
[0079]然而，在同一外径的渐开线中，基圆的半径越小，卷绕次数就越多，渐开线就越长。所以，若使用形成为基圆的半径较小的渐开线形状的涡卷，那么制冷剂的压缩路径会变长，压缩室的容积变化率会变小。
[0080]所以，根据本第一实施方式，能够通过使静止侧涡卷34面向内侧压缩室41B的侧面34b以及可动侧涡卷38面向内侧压缩室41B的侧面38b形成为在从外端移向内端的过程中基圆的半径逐渐地变小的变形渐开线形状，从而容易地构成使内侧压缩室41B的容积变化率在压缩行程的过程中减少的变形涡卷。并且，能够通过使静止侧涡卷34面向内侧压缩室41B的侧面34b以及可动侧涡卷38面向内侧压缩室41B的侧面38b形成为基圆的半径逐渐地减少的变形渐开线形状，从而使内侧压缩室41B的容积变化率急遽地减少。由此，因为能够在容易发生过压缩的、喷出行程刚开始之后的时间点之前，使内侧压缩室41B的容积变化率充分地减少，所以能够充分地降低过压缩损耗。
[0081]此外，根据本第一实施方式，变化前与变化后的基圆不是同心状地配置，而是小径的基圆与大径的基圆内接，并且在该内接点的切线上改变基圆的半径，也就是说，在上述切线上，使基于大径的基圆的渐开线与基于小径的基圆的渐开线相连接。像这样通过使基于不同径的基圆的渐开线相连接，能够平顺地连接两种渐开线，从而能够容易地形成变形渐开线。
[0082]此外，在本第一实施方式中，随着动涡旋盘36的偏心旋转，内侧压缩室41B的容积变化率从第一容积变化率转移到第二容积变化率。并且，该容积变化率的转移是在动涡旋盘36的偏心旋转角为内侧压缩室41B的喷出行程开始进行的喷出开始角度的前后90度角度范围内的角度时结束。更具体而言，在本第一实施方式中，容积变化率的转移是在内侧压缩室41B的喷出行程刚开始之后结束。
[0083]然而，如上所述，在涡旋式压缩机10中，在从喷出行程开始后到动涡旋盘36旋转90度左右为止的期间内，压缩室41A、41B与用于喷出制冷剂的喷出通口 35之间的连通路的截面积狭小。所以，内侧压缩室41B的容积变化率的转移优选在内侧压缩室41B的喷出行程开始前为止结束，或者优选在喷出行程开始后，在动涡旋盘36旋转90度左右为止的期间内结束。但是，例如若使内侧压缩室41B的容积变化率的转移在压缩行程刚开始之后结束，那么就有吸入容积变小而无法确保希望的压缩比的可能性。所以，如上所述，通过构成为使容积变化率的转移在动涡旋盘36的偏心旋转角为上述喷出开始角度的前后90度角度范围内的角度时结束，能够可靠的抑制过压缩，并且能够确保大的吸入容积。
[0084]此外，在本第一实施方式中，静涡旋盘31及动涡旋盘36的涡卷34、38形成为非对称形状。在这样的情况下，因为与形成于动涡旋盘36的涡卷外侧的外侧压缩室41A相比，形成于内侧的内侧压缩室41B的压缩路径变短，所以随着动涡旋盘36的偏心旋转的容积变化率变大。由此，与外侧压缩室41A相比，内侧压缩室41B容易发生过压缩，从而过压缩损耗变大。
[0085]但是，根据本第一实施方式，通过静止侧涡卷34及可动侧涡卷38使内侧压缩室41B构成为在压缩行程的过程中容积变化率会减少的减少压缩室，据此能够降低在与外侧压缩室41A相比容积变化率较大而容易发生过压缩的内侧压缩室41B中的过压缩损耗。
[0086]需要说明的是，在本第一实施方式中，虽然使面向内侧压缩室41B的静止侧涡卷34的外侧面34b以及面向可动侧涡卷38的内侧面38b形成为变形渐开线形状，但是也可以使面向外侧压缩室41A的静止侧涡卷34的内侧面34a以及面向可动侧涡卷38的外侧面38a形成为变形渐开线形状。在这种情况下，能够使外侧压缩室41A构成为在压缩行程的过程中容积变化率变小。此外，也可以使静止侧涡卷34及可动侧涡卷38的两侧面34a、34b、38a、38b形成为变形渐开线形状，从而使得内侧压缩室41B与外侧压缩室41A两者的容积变化率在压缩行程的过程中变小。
[0087]在上述第一实施方式中，静涡旋盘31的静止侧涡卷34以及动涡旋盘36的可动侧涡卷38形成为了非对称形状的、所谓的非对称涡旋。但是，在本发明中，静涡旋盘31的静止侧涡卷34以及动涡旋盘36的可动侧涡卷38也可以由形成为对称形状的、所谓的对称涡旋来形成。
[0088](发明的第二实施方式)
[0089]在第二实施方式中，将上述第一实施方式的涡旋式压缩机10的静止侧涡卷34以及可动侧涡卷38的形状做了变更。由于其它结构与第一实施方式相同，以下仅对静止侧涡卷34及可动侧涡卷38的形状进行说明。
[0090]〈静止侧涡卷及可动侧涡卷的形状〉
[0091]如图8所示，静止侧涡卷34及可动侧涡卷38由在从外端移向内端的过程中圆弧半径变小地连续的多个圆弧状部分34A?34E、38A?38D构成。并且，静止侧涡卷34及可动侧涡卷38分别构成为本发明涉及的变形涡卷，该变形涡卷具有内侧压缩室41B的容积变化率在压缩行程的过程中会减少的形状。
[0092]具体而言，如图9(A)所示，静止侧涡卷34由从外端向内端连续的第一到第五圆弧状部分34A?34E构成。在第一圆弧状部分34a中，外侧面及内侧面都由以点01作为中心的圆弧面形成。在第二圆弧状部分34b中，外侧面及内侧面都由以点02作为中心的圆弧面形成。在第三圆弧状部分34C中，外侧面由以点01作为中心的圆弧面形成，而内侧面由以点01’作为中心形成的圆弧面形成。在第四圆弧状部分34D中，外侧面及内侧面都由以点02’作为中心的圆弧面形成。在第五圆弧状部分34E中，外侧面由以点01’作为中心的圆弧面形成，而内侧面由以点01作为中心的圆弧面形成。
[0093]如上所述，在静止侧涡卷34的第一到第五圆弧状部分34A?34E中，形成外侧面及内侧面的圆弧面的中心相同的第一圆弧状部分34a、第二圆弧状部分34b及第四圆弧状部分34D，形成为从外端一直到内端厚度一定。另一方面，形成外侧面及内侧面的圆弧面的中心相异的第三圆弧状部分34C及第五圆弧状部分34E，形成为从外端一直到内端厚度发生改变。具体而言，第三圆弧状部分34C的厚度从外端一直到内端减少，而第五圆弧状部分34E的厚度从外端一直到内端增加。
[0094]另一方面，如图9(B)所示，可动侧涡卷38由从外端向内端连续的第一到第四圆弧状部分38A?38D构成。在第一圆弧状部分38a中，外侧面及内侧面都由以点011作为中心的圆弧面形成。在第二圆弧状部分38b中，外侧面由以点012作为中心的圆弧面形成，而内侧面由以点012’作为中心的圆弧面形成。在第三圆弧状部分38C中，外侧面及内侧面都由以点011’作为中心的圆弧面形成。在第四圆弧状部分38D中，外侧面由以点012’作为中心的圆弧面形成，内侧面由以点012作为中心的圆弧面形成。
[0095]如上所述，静止侧涡卷34的第一到第四圆弧状部分38A?38D中，形成外侧面及内侧面的圆弧面的中心相同的第一圆弧状部分38a及第三圆弧状部分38C，形成为从外端一直到内端厚度一定。另一方面，形成外侧面及内侧面的圆弧面的中心相异的第二圆弧状部分38b及第四圆弧状部分38D，形成为从外端一直到内端厚度发生改变。具体而言，第二圆弧状部分38b的厚度从外端一直到内端减少，而第四圆弧状部分38D的厚度从外端一直到内端增加。
[0096]如上所述，在本第二实施方式中，静止侧涡卷34及可动侧涡卷38分别具有在从外端移向内端的过程中厚度改变的部分。
[0097]然而，如图10所示，当静止侧涡卷34及可动侧涡卷38的各圆弧状部分34A?34E、38A?38D的厚度一定时，外侧压缩室41A及内侧压缩室41B的容积变化率也会一定。此时，在静止侧涡卷34中，第一圆弧状部分34a、第三圆弧状部分34C及第五圆弧状部分34E的外侧面及内侧面由以点01作为中心的圆弧面形成，第二圆弧状部分34b及第四圆弧状部分34D的外周面及内周面由以点02作为中心的圆弧面形成。另一方面，在可动侧涡卷38中，第一圆弧状部分38a及第三圆弧状部分38C的外侧面及内侧面由以点011作为中心的圆弧面形成，第二圆弧状部分38b及第四圆弧状部分38D的外侧面及内侧面由以点012作为中心的圆弧面形成。
[0098]相对于此，在本第二实施方式中，如图9(A)所示，在静止侧涡卷34中，第三圆弧状部分34C的内侧面及第五圆弧状部分34E的外侧面不是由以点01作为中心的圆弧面形成，而是由以点01’作为中心的圆弧面形成，据此使两圆弧状部分34C、34E的厚度改变。像这样通过使第三圆弧状部分34C的内侧面及第五圆弧状部分34E的外侧面由以点01’作为中心的圆弧面形成，与由以点01作为中心的圆弧面形成的情况相比，第三圆弧状部分34C的内侧面及第五圆弧状部分34E的外侧面会形成为较长。其结果是，面向第三圆弧状部分34C的内侧面的外侧压缩室41A以及面向第五圆弧状部分34E的外侧面的内侧压缩室41B的压缩路径变长。
[0099]此外，在本第二实施方式中，如图9(B)所示，在可动侧涡卷38中，使第二圆弧状部分38b的内侧面及第四圆弧状部分38D的外侧面不是由以点012作为中心的圆弧面形成，而是由以点012’作为中心的圆弧面形成，据此使两圆弧状部分38B、38D的厚度改变。像这样通过使第二圆弧状部分38b的内侧面及第四圆弧状部分38D的外侧面由以点012’作为中心的圆弧面形成，与由以点012作为中心的圆弧面形成的情况相比，第二圆弧状部分38b的内侧面及第四圆弧状部分38D的外侧面会形成为较长。其结果是，面向第二圆弧状部分38b的内侧面的内侧压缩室41B以及面向第四圆弧状部分38D的外侧面的外侧压缩室41A的压缩路径变长。
[0100]综上所述，在本第二实施方式中，静止侧涡卷34及可动侧涡卷38具有在从外端移向内端的过程中厚度改变而使外侧压缩室41A及内侧压缩室41B中的至少一个压缩室的容积变化率在压缩行程的过程中会减少的部分。具体而言，就静止侧涡卷34来说，外侧压缩室41A的容积变化率会由于第三圆弧状部分34C而减少，内侧压缩室41B的容积变化率会由于第五圆弧状部分34E而减少。并且，就可动侧涡卷38来说，内侧压缩室41B的容积变化率会由于第二圆弧状部分38b而减少，外侧压缩室41A的容积变化率会由于第四圆弧状部分38D而减少。
[0101]在第二实施方式的润旋式压缩机10中，若使电动机20与第一实施方式同样地工作，那么压缩机构30的动涡旋盘36会以驱动轴60的轴心作为中心进行偏心旋转。而且，在外侧压缩室41A及内侧压缩室41B中，与第一实施方式一样地进行吸入行程、压缩行程、喷出行程。在第二实施方式的涡旋式压缩机10中，内侧压缩室41B及外侧压缩室41A构成为在压缩行程的过程中容积变化率会减少。因此，虽然喷出行程刚开始之后，使外侧压缩室41A、内侧压缩室41B分别与喷出通口 35连通的通路的截面积狭小，但是由于外侧压缩室41A及内侧压缩室41B的容积变化率(容积减少的变化率)会减少而成为比较小的容积变化率，因此在喷出行程刚开始之后的外侧压缩室41A及内侧压缩室41B中的过压缩得到抑制。由此，与第一实施方式同样，通过第二实施方式也能够不使涡旋式压缩机10大型化地来降低过压缩损耗。
[0102]需要说明的是，以上实施方式是本质上优选的示例，并没有意图对本发明、其应用对象、或其用途的范围加以限制。
[0103]一产业实用性一
[0104]如上所述，本发明作为涡旋式压缩机很有用。
[0105]—符号说明一
[0106]10涡旋式压缩机；31静涡旋盘；32端板；34静止侧涡卷；34A第一圆弧状部分；34B第二圆弧状部分；34C第三圆弧状部分；34D第四圆弧状部分；34E第五圆弧状部分；34a内侧面；34b外侧面；36动涡旋盘；37端板；38可动侧涡卷；38A第一圆弧状部分；38B第二圆弧状部分；38C第三圆弧状部分；38D第四圆弧状部分；38a外侧面；38b内侧面；41A外侧压缩室；41B内侧压缩室(减少压缩室)；P1、P2变化点；L1、L2切线。
【权利要求】
1.一种涡旋式压缩机，其具备静涡旋盘(31)及动涡旋盘(36)，该静涡旋盘(31)及动涡旋盘(36)分别具有端板(32、37)、以及竖立地设置在该端板(32、37)的正面的涡旋状涡卷(34、38)，该静涡旋盘(31)及动涡旋盘(36)配置为彼此的端板(32、37)的正面相对，并且彼此的涡卷(34、38)相互啮合，通过上述动涡旋盘(36)不自转地相对于上述静涡旋盘(31)进行偏心旋转，从而在分别形成于上述动涡旋盘(36)的涡卷(38)内侧及外侧的压缩室(41A、41B)中流体被压缩，其特征在于:上述静涡旋盘(31)及上述动涡旋盘(36)的上述各涡卷(34、38)形成为如下的形状，即:上述两个压缩室(41A、41B)中的至少一个压缩室(41B)成为在压缩行程的过程中容积变化率会减少的减少压缩室(41B)。
2.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于:上述静涡旋盘(31)及上述动涡旋盘(36)的上述各涡卷(34、38)形成为渐开线状，并且面向上述减少压缩室(41B)的侧面(34b、38b)形成为在从外端移向内端的过程中基圆的半径逐渐地变小的变形渐开线形状。
3.根据权利要求2所述的涡旋式压缩机，其特征在于:上述静涡旋盘(31)及动涡旋盘(36)的各涡卷(34、38)构成为:在上述变形渐开线上的、基圆的半径发生变化的变化点(P1、P2)处，变化前与变化后的基圆具有共通的切线(L1、L2)。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于:上述静涡旋盘(31)及动涡旋盘(36)的各涡卷(34、38)形成为:随着上述动涡旋盘(36)的偏心旋转，上述减少压缩室(41B)的容积变化率从第一容积变化率往比该第一容积变化率还小的第二容积变化率转移，并且上述容积变化率的转移是在上述动涡旋盘(36)的旋转角为上述减少压缩室(41B)的喷出行程开始进行的角度的前后90度角度范围内的角度时结束。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于:上述静涡旋盘(31)及上述动涡旋盘(36)的各涡卷(34、38)形成为非对称形状，并且形成为:至少是形成于上述动涡旋盘(36)的涡卷(38)内侧的内侧压缩室(41B)成为上述减少压缩室(41B)。
6.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于:上述静涡旋盘(31)及动涡旋盘(36)的各涡卷(34、38)由在从外端移向内端的过程中圆弧半径变小地连续的多个圆弧状部分(34A?34E、38A?38D)构成，并且具有在从外端移向内端的过程中厚度改变而使上述减少压缩室(41A、41B)的容积变化率在压缩行程的过程中会减少的部分(34C、34E、38B、38D)。
【文档编号】F04C18/02GK103635692SQ201280033052
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年6月22日 优先权日:2011年7月15日
【发明者】稻田幸博, 外岛隆造, 芝本祥孝, 佐多健一, 松川和彦 申请人:大金工业株式会社