涡旋式流体设备的制作方法

本发明涉及一种涡旋式流体设备，该涡旋式流体设备通过使由固定涡盘和回旋涡盘划分的压缩室的容积变化，从而使流体压缩或膨胀。

背景技术：

作为涡旋式流体设备的一例，已知有日本专利特开2002-206491号公报(专利文献1)所记载那样的开放型的涡旋式压缩机。涡旋式压缩机包括相互啮合的固定涡盘和回旋涡盘，因回旋涡盘绕固定涡盘的轴心公转回旋运动，从而使由固定涡盘和回旋涡盘划分的压缩室的容积增加、减少，将气体制冷剂压缩并排出。

此外，在开放型的涡旋式压缩机中，使回旋涡盘公转回旋运动的驱动轴贯穿外壳，因此，驱动轴与外壳之间通过机械密封件或唇式密封件等进行密封。在这种情况下，无法使高压作用于密封部分，因此，无法像密封型的涡旋式压缩机那样通过使背压作用于回旋涡盘以将回旋涡盘推压于固定涡盘来抑制压缩运转中回旋涡盘与固定涡盘分离。因而，对于各涡旋式压缩机，对固定涡盘与回旋涡盘的轴向的间隙进行测定，例如，改变承接回旋涡盘的推力的推力板的厚度，对所述间隙进行调节。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002-206491号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，为了保障涡旋式压缩机的可靠性和功能性，需要对固定涡盘与回旋涡盘的轴向的间隙进行严格调节，例如，必须选择厚度相差5μm或10μm单位的推力板。在这种情况下，不仅难以管理推力板，而且还可能降低涡旋式压缩机的生产率。

因而，本发明的目的在于提供一种涡旋式流体设备，能够容易地进行固定涡盘与回旋涡盘的轴向的间隙调节。

解决技术问题的技术方案

因此，涡旋式流体设备包括：相互啮合的固定涡盘和回旋涡盘；对固定涡盘和回旋涡盘进行收容的第一外壳；以及与第一外壳的开口端接合的第二外壳。此外，固定涡盘具有：底板，所述底板与第一外壳嵌合；以及凸缘，所述凸缘被第一外壳与第二外壳的接合面夹持。此外，固定涡盘的凸缘和第一外壳中的至少一方形成有凹部，所述凹部容许因作用于固定涡盘的底板两个面上的压力差而使得固定涡盘朝向回旋涡盘沿轴向移位。

发明效果

根据本发明，能够容易地进行固定涡盘与回旋涡盘的轴向的间隙调节。

附图说明

图1是表示涡旋式压缩机的一例的剖视图。

图2是对容许固定涡盘朝向回旋涡盘沿轴向移位的设计进行说明的主要部分剖视图。

图3是对使固定涡盘易于移位的设计进行说明的主要部分剖视图。

图4是表示轴向的间隙与体积效率的关系的关系图。

图5是表示轴向的间隙与消耗动力的关系的关系图。

具体实施方式

以下参照附图，对用于实施本发明的实施方式进行详述。

另外，能使用压缩机和膨胀机中的任一个作为涡旋式流体设备，在此，以涡旋式压缩机为例进行说明。

图1表示涡旋式压缩机的一例。

涡旋式压缩机100例如组装于车用空调设备的制冷剂回路，并将从制冷剂回路的低压侧吸入的气体制冷剂(流体)压缩后排出。涡旋式压缩机100包括：外壳200；压缩机构300，所述压缩机构300对低压的气体制冷剂进行压缩；以及驱动力传递机构400，所述驱动力传递机构400将驱动力从外部传递至压缩机构300。在此，作为制冷剂，例如，能使用hfc制冷剂r32、r410a等。

外壳200构成为包括能分离的前壳220和后壳240，其中，所述前壳220对压缩机构300和驱动力传递机构400进行收容，所述后壳240与前壳220的开口端接合，并形成被压缩机构300压缩的气体制冷剂的排出室h1。

前壳220的外周面形成为其外径随着远离与后壳240接合的接合面而以四个阶段进行缩径的台阶式圆柱形。在此，圆柱形只要是肉眼能识别为圆柱形的程度即可，例如，也可在其外周面具有加强用的肋、安装用的轴套等(关于形状，下同)。此外，前壳220的内周面形成为其外径随着远离与后壳240接合的接合面而以四个阶段进行缩径的台阶式圆柱形。因此，前壳220形成为其外周面与内周面呈相似形状，在其整体上具有大致相同的外壳厚度的、以四个阶段进行缩径的圆筒形。另外，在前壳220的周壁形成有未图示的吸入端口，所述吸入端口将气体制冷剂从制冷剂回路的低压侧朝压缩机构300的外周吸入。

在以下说明中，为了便于说明，对于前壳220的台阶式圆柱形的内周面，从其大径侧至小径侧称为第一内周面220a～第四内周面220d。另外，列举前壳220作为第一外壳的一例。

后壳240呈随着远离与前壳220接合的接合面，其中心部朝外侧隆起的半球形。因此，外壳240形成具有规定容积的内部空间，所述内部空间起到排出室h1的作用。此外，在后壳240的周壁形成有未图示的排出端口，所述排出端口将压缩制冷剂从排出室h1朝制冷剂回路的高压侧排出。另外，列举后壳240作为第二外壳的一例。

前壳2230和后壳240在使前壳220的大径侧的开口端与后壳240的开口端接合的状态下，例如经由作为紧固件的多个螺栓500能分离地紧固。因此，在前壳220的外周面上的分开的多个位置处，分别形成有供螺栓500的轴部螺合的轴套部222，所述轴套部222从前壳220的大径侧朝向小径侧沿着轴向延伸。另一方面，在后壳240的外周面上的分开的多个位置且与前壳220的轴套部222对应的位置处，形成有供螺栓500的轴部贯穿的轴套部242，所述轴套部242从后壳240的开口端朝向隆起方向沿着轴向延伸。因此，在使前壳220与后壳240接合的状态下，将螺栓500的轴部从后壳240的外侧朝轴套部242插入，使所述轴部与前壳220的轴套部222螺合，由此构成前壳220与后壳240一体化而成的外壳200。

压缩机构300配设于由前壳220的第一内周面220a划分的圆柱形的空间。具体而言，压缩机构300构成为包括：固定涡盘320，所述固定涡盘320配设成将前壳220的大径侧的开口堵塞；以及回旋涡盘340，所述回旋涡盘340配设在固定涡盘320与第一内周面220a及第二内周面220b的台阶部之间。

固定涡盘320具有：圆盘形的底板322，所述底板322与前壳220的第一内周面220a的开口端嵌合；渐开曲线的环绕件(涡旋形状的叶片)324，所述环绕件324从底板322的一个面朝向回旋涡盘340延伸；以及薄板圆环形的凸缘326，所述凸缘326在第一内周面220a的开口侧从底板322的外周面朝半径外侧延伸，并且被前壳220与后壳240的接合面夹持。凸缘326的外缘端形成为与前壳220的大径侧的开口端的外形匹配的形状，在凸缘326的板面的多个规定部位分别形成有供螺栓500的轴部能够贯穿的贯穿孔。因此，固定涡盘320经由其凸缘326被前壳220与后壳240的接合面夹持，将前壳220的大径侧的开口堵塞，并且与后壳240协作以划分出排出室h1。

回旋涡盘340具有：圆盘形的底板342，所述底板342配设于第一内周面220a和第二内周面220b的台阶部侧；以及渐开曲线的环绕件344，所述环绕件344从底板342的一面朝向固定涡盘320延伸。底板342的外径比固定涡盘320的底板322的外径小，所述底板342的另一面经由薄板圆环形的推力板510而被抵接于台阶部，以将推力传递至第一内周面220a和第二内周面220b的台阶部。

接着，固定涡盘320和回旋涡盘340在环绕件324、344的周向的角度彼此错开的状态下，以使环绕件324、344的侧壁彼此局部地接触的方式啮合。此时，在固定涡盘320的环绕件324的前端部埋设有未图示的密封片，该密封片确保与回旋涡盘340的底板342的密封性。另一方面，在回旋涡盘340的环绕件344的前端部埋设有未图示的密封片，该密封片确保与固定涡盘320的底板322的密封性。因此，在压缩机构300中，在固定涡盘320与回旋涡盘340之间划分出新月形的密封空间、即对气体制冷剂进行压缩的压缩室h2。

在固定涡盘320的底板322的中心部形成有排出孔322a，所述排出孔322a将被压缩机h2压缩后的气体制冷剂朝排出室h1排出。在底板322的另一面安装有例如由簧片阀构成的单向阀328，所述单向阀328容许气体制冷剂从压缩室h2流向排出室h1，而阻止气体制冷剂从排出室h1流向压缩室h2。

在固定涡盘320的底板322的外周面以遍及其全长的方式形成有凹槽322b，并且嵌入有o形环322c，所述o形环322c确保与前壳220的密封。此外，在后壳240的开口端面以遍及其整周的方式形成有凹槽240a，并且嵌入有o形环240b，所述o形环240b确保与前壳220的密封。

驱动力传递机构400构成为包括驱动轴410、曲柄420、偏心衬套430、平衡配重440、电磁离合器450和带轮460。

驱动轴410呈具有小径部410a和大径部410b的台阶形状，并且以使其小径部410a的前端部从前壳220的小径侧端部朝外部突出的方式能自由旋转地收容于前壳220。具体而言，驱动轴410的小径部410a和大径部410b分别经由滚珠轴承520和滚子轴承530自由旋转地轴支于第四内周面220d的开口侧端部和第三内周面220c。在驱动轴410的小径部410a中的、位于滚珠轴承520与大径部410b之间的部位处，例如通过机械密封件或唇式密封件等密封构件540，来确保与前壳220的第四内周面220b的密封性。

在驱动轴410的大径部410b的端面上的、从其轴心偏心的位置处，形成有从此处朝向压缩机构300突出的圆柱形的曲柄420。在曲柄420的外周面安装有具有圆柱形的外形的偏心衬套430，所述偏心衬套以偏心状态形成有供曲柄420以能相对旋转的方式嵌合的嵌合孔。偏心衬套430的外周面经由安装于圆环形的轴套部342a的内周面的滚子轴承550被支承为能自由旋转，所述轴套部342a从回旋涡盘340的底板342的另一面朝前壳220的小径侧延伸。

此外，在驱动轴410的大径部410b的端面的、相对于其轴心位于与曲柄420的形成位置相反一侧的偏心位置处形成有圆形孔410c，所述圆形孔410c朝向大径部410b的内部延伸。在偏心衬套430的、与大径部410b面对的端面处形成有圆柱形的销430a，所述销430a从相对于其轴心偏心的位置朝向大径部410b延伸。接着，偏心衬套430的销430a与驱动轴410的圆形孔410c内接并且被嵌合成绕其轴公转回旋运动。因此，回旋涡盘340在其自转被阻止的状态下绕固定涡盘320的轴心公转回旋运动。另外，为了抑制因回旋涡盘340的公转回旋运动引起的振动，在回旋涡盘340的轴套部342a的半径外侧安装有与其重量等相应的平衡配重440。

驱动轴410的前端部经由电磁离合器450而与通过来自外部的动力旋转的带轮460连结，其中，所述电磁离合器450以能空转的方式安装于前壳220的小径侧的外周面。因而，当使电磁离合器450工作时，带轮460与驱动轴410连结，通过带轮460的旋转力使驱动轴410旋转。另一方面，当使电磁离合器450的动作停止时，解除带轮460与驱动轴410的连结，使驱动轴410的旋转停止。这样，通过对电磁离合器450进行适当控制，能够对涡旋式压缩机100的工作进行控制。

接着，对涡旋式压缩机100的作用进行说明。

当通过来自外部的动力使驱动轴410旋转时，其旋转力经由曲柄420和偏心衬套430传递至回旋涡盘340，使回旋涡盘340绕固定涡盘320的轴心公转回旋运动。此时，偏心衬套430的销430a与驱动轴410的圆形孔410c内接并嵌合，因此，回旋涡盘340的自转受到阻止。其结果是，压缩机构300的压缩室h2d的容积增加、减少，从前壳220的吸入端口朝内部空间吸入的低压气体制冷剂在压缩室h2中被压缩并被导向中心部。被导向压缩机构300的中心部的气体制冷剂经由形成于固定涡盘320的底板322处的排出孔322a和单向阀328而朝排出室h1排出。朝排出室h1排出的气体制冷剂经由后壳240的排出端口而朝制冷剂回路的高压侧排出。

在涡旋式压缩机100运转中，在固定涡盘320的底板322处作用有排出室h1的压力和压缩室h2的压力。容易理解，由于压缩室h2的压力根据其容积而发生变化，因此，当考虑平均压力时，排出室h1的压力高于压缩室h2的平均压力。在这种情况下，在固定涡盘320的底板322处，通过其两个面的压力差而作用有朝向回旋涡盘340的力。固定涡盘320的底板322具有用于确保足够强度的一定程度的厚度，因此，其变形量极小而能忽略不计。但是，由于固定涡盘320经由薄板形的凸缘326被前壳220与后壳240的接合面夹持，因此，凸缘326通过作用于底板322的力而发生弹性变形，并且朝向回旋涡盘340移位。

此时，由于固定涡盘320的凸缘326与前壳220的大径侧的端面全面接触，因此，凸缘326与前壳220发生干涉，抑制了朝向回旋涡盘340发生移位。因而，如图2所示，在凸缘326和前壳220的大径侧端面的至少任一方形成凹部326a、220e，所述凹部326a、220e容许因作用于固定涡盘320的底板322的两个面的压力差而使固定涡盘320朝向回旋涡盘340沿轴向移位。

另外，在图示的例子中，在前壳220与固定涡盘320的凸缘326之间安装有对固定涡盘320与回旋涡盘340的轴向的间隙进行调节的薄板圆环形的垫片560，但也可以不必安装该垫片。在这种情况下，与现有技术同样地，通过适当选择推力板510的厚度，能够对固定涡盘320与回旋涡盘340的轴向的间隙进行调节。

形成于固定涡盘320的凸缘326处的凹部326a形成为在固定涡盘320欲朝向回旋涡盘340沿轴向移位时避免与前壳220的大径侧的内周端部发生干涉的形状，具体而言，形成为面向前壳220的大径侧的内周端部的环状的凹槽。能够考虑例如固定涡盘320移位时与前壳220的大径侧的内周端部的位置关系来决定所述凹槽的截面形状。如此一来，由于凹部326a的形成部位的强度降低，因此，固定涡盘320的凸缘326以该形成部位为起点发生弹性变形，或者通过凹部326a来避免与前壳220的大径侧的内周端部发生干涉，从而容易朝向回旋涡盘340移位。

形成于前壳220的大径侧端面处的凹部220e形成为在固定涡盘320欲朝向回旋涡盘340沿轴向移位时避免与凸缘326的基端部发生干涉的形状，具体而言，形成为位于前壳220的大径侧的内周端部的环状的凹槽或倒角。能够考虑例如固定涡盘320移位时其凸缘326的基端部的轨迹来决定该凹槽或倒角的形状。如此一来，通过凹部220e避免与固定涡盘320的凸缘326发生干涉，容易朝向回旋涡盘340移位。

因而，通过对固定涡盘320与回旋涡盘340的轴向的间隙进行大幅调节，并且利用作用于固定涡盘320的底板322的力来使其朝向回旋涡盘340移位，从而能够容易地对间隙进行调节。此时，虽然间隙被大幅调节，但由于固定涡盘320朝向回旋涡盘340移位，因此，可抑制回旋涡盘340与固定涡盘320分离。此外，通过对间隙进行大幅调节，从而回旋涡盘340不会被过度的力推压于固定涡盘320，还能够降低使回旋涡盘340公转回旋运动的动力。

为了使固定涡盘320更容易朝向回旋涡盘340移位，如图3所示，能够将前壳220的轴套部222中的、靠螺栓500的前端部侧的至少一部分形成为薄壁。如此一来，由于轴套部222的强度降低，因此，轴套部222通过作用于固定涡盘320的底板322的力而与螺栓500一起变形，从而能增大固定涡盘320的移位量。因此，固定涡盘320与回旋涡盘340的轴向间隙的调节幅度变大，例如，能够增大推力板510或垫片560的厚度的调节间隔。

为了确认本实施方式的涡旋式压缩机100的效果，对初始状态的轴向的间隙与体积效率及消耗动力的关系进行调节。其结果是，轴向的间隙与体积效率的关系如图4所示。参照上述关系，在现有技术中，若轴向的间隙超过40μm，则体积效率急剧下降，但在本实施方式中，能够确认在轴向间隙超过100μm之前，体积效率的下降较为缓慢。

此外，轴向的间隙与消耗动力的关系如图5所示。参照上述关系，在现有技术中，消耗动力随着轴向的间隙变大而变小，但在本实施方式中，能够确认轴向的间隙在40～130μm的范围内大致恒定。

因此，可以理解，在本实施方式的涡旋式压缩机100中，只要初始状态的间隙为40～100μm，就能够发挥大致恒定的性能。因此，与现有技术相比，初始状态的间隙的调节范围扩大，能够容易地进行固定涡盘320与回旋涡盘340的轴向的间隙调节。此外，由于能够减少间隙调节用的推力板510或垫片560的种类，因此，能够使其管理变得容易。

以上对用于实施本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不受上述实施方式限制，能够像下述列举的一例那样，基于技术思想进行各种变形和变化。

涡旋式压缩机100的外壳200不限于由前壳220和后壳240构成的结构，例如，也能设为由前壳、中壳和后壳构成的结构。此外，驱动力传递机构400不限于上述结构，也能设为公知的结构。

(符号说明)

100涡旋式压缩机(涡旋式流体设备)

200外壳

220前壳(第一外壳)

220e凹部

222轴套部

240后壳(第二外壳)

320固定涡盘

322底板

326凸缘

326a凹部

340回旋涡盘

500螺栓

560垫片。