專利名稱：渦旋式壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種渦旋式壓縮機，該渦旋式壓縮機使固定渦旋部件和旋轉渦旋部件嚙合，形成壓縮室，通過旋轉渦旋部件的旋轉運動，壓縮室一面改變容積，一面移動，據此，進行制冷劑的吸入、壓縮以及排出。
背景技術：
以往，作為冷凍空調用的密封型壓縮機，有往復式、轉子式、渦旋式，各種形式都是在家庭用、業務用的冷凍空調領域使用。現在，在成本、性能方面等進行了發揮各自的特征的開發。
其中，將壓縮機構以及電動機構收納在容器中的壓縮機以實現了防音以及維護方便的所謂密封型壓縮機為代表，渦旋式壓縮機和轉子壓縮機成為主流。渦旋式壓縮機一般是使從鏡板上立起有渦卷狀的卷體部的固定渦旋部件以及旋轉渦旋部件嚙合，在雙方之間形成壓縮室，在使旋轉渦旋部件在通過自轉限制機構進行自轉限制的基礎上沿圓軌道旋轉時，壓縮室一面改變容積一面移動，據此，進行吸入、壓縮、排出，通過潤滑用的機油，對旋轉渦旋部件的外周部以及卷體部背面施加規定的背壓，避免旋轉渦旋部件離開固定渦旋部件而不翻倒。
上述以往的渦旋式壓縮機如圖17所示，將由固定卷體部2a(下稱卷體部2a)和固定鏡板2b(下稱鏡板2b)構成的固定渦旋部件2以及由旋轉卷體部4a(下稱卷體部4a)和旋轉鏡板4b(下稱鏡板4b)構成的旋轉渦旋部件4嚙合，在雙方之間形成壓縮室5，在使旋轉渦旋部件4在通過自轉限制機構22進行自轉限制的基礎上沿圓軌道旋轉時，壓縮室5一面改變容積一面移動，據此，進行制冷劑的吸入、壓縮以及排出。
即，制冷劑由吸入管1吸入，經固定渦旋部件2的吸入空間3，被封入在固定渦旋部件2和旋轉渦旋部件4之間所形成的壓縮室5，朝向中心，一面減小容積一面被壓縮，并通過排出口6被排出。
此時，因為形成于固定渦旋部件2和旋轉渦旋部件4之間的壓縮室5內由于進行壓縮作用而產生壓縮熱，所以由于該熱而使各渦旋部件2、4成為高溫。這樣，因為各壓縮室5內的壓力從最外周側的壓縮室5向中心側的壓縮室5壓力逐漸升高，所以在各卷體部2a、4a上產生從最外周側朝向中心側的溫度梯度。即，中心側(最內周側)的壓縮室5比最外周側的壓縮室5溫度高。由于該溫度上升，各卷體部2a、4a熱膨脹，特別是位于成為高溫的中央側的各卷體部2a、4a的內周端側很大地熱膨脹。因此，在各卷體部2a、4a熱膨脹時，各卷體部2a、4a的齒尖和各鏡板2b、4b的齒底的推力方向間隙比組裝時的間隙尺寸小，各卷體部2a、4a的齒尖與各鏡板2b、4b的齒底接觸。再有，若接觸面壓升高，則相互產生粘連，有可能損傷各鏡板2b、4b和各卷體部2a、4a。
因此，例如在專利文獻1中記載的渦旋式壓縮機中，其旋轉渦旋部件或者固定渦旋部件的卷體部構成為，調整從鏡板的齒底到齒尖的高度尺寸，在組裝狀態下，在各卷體部的齒尖和對方的齒底之間形成在最內周側為最大的推力方向間隙。
另外，在專利文獻2所記載的旋轉式壓縮機中，以測定的卷體部的齒尖面的溫度分布的結果為基礎，將旋轉渦旋部件或者固定渦旋部件中的至少一方的卷體部的齒尖或是形成為使與對方的齒底之間的推力方向間隙在最內周側為最大，或是形成為使該推力方向間隙在多個階段變化。
另外，在專利文獻3中記載的渦旋式壓縮機中，也同樣如圖17所示，從吸入管1吸入的制冷劑氣體經過由卷體部2a和鏡板2b構成的固定渦旋部件2的吸入空間3，被封入可以與由卷體部4a和鏡板4b構成的旋轉渦旋部件4嚙合的壓縮室5中，朝向固定渦旋部件2的中心，一面使容積減小，一面被壓縮，由排出口6被排出。
被旋轉渦旋部件4和安裝在軸承部件7的環狀槽上的滑動隔環17包圍而形成的背壓室8，被設定為排出壓力和吸入壓力之間的中間壓，通過背壓調整機構9進行控制，使該中間壓成為一定的壓力。另外，滑動隔環17滑動在旋轉渦旋部件4的內面4d。
背壓調整機構9在從背壓室8通過固定渦旋部件2的內部與吸入空間3連通的連通路10上設置閥11，若背壓室8的壓力比設定壓力高，則閥11打開，將背壓室8的機油向吸入空間3供給，使背壓室8內維持在一定的中間壓。另外，向吸入空間3供給的機油隨著旋轉運動一同向壓縮室5移動，起到防止壓縮室5之間泄漏的作用。在旋轉渦旋部件4的背面施加上述的中間力，抑制在運轉中產生翻倒。若翻倒，則固定渦旋部件2和旋轉渦旋部件4分離，在該部分產生泄漏。
構成渦旋式壓縮機的固定渦旋部件2和旋轉渦旋部件4的材料，兩者均使用以鑄鐵為主的鐵類，或者固定渦旋部件2使用鐵類，旋轉渦旋部件4使用鋁類。
(專利文獻1)特開昭58-67902號公報(專利文獻2)特開平07-197891號公報(專利文獻3)特開2001-280252號公報但是，在上述那樣的構成中，沒有考慮到因壓力造成的固定渦旋部件和旋轉渦旋部件的變形，在高負荷運轉的情況或作為制冷劑使用二氧化碳的情況下，固定渦旋部件的齒尖和旋轉渦旋部件的齒底的接觸壓力不均等，存在產生粘連和異常磨損的可能，存在作為壓縮機的壓縮效率、耐久性降低的問題。
因此，本發明就是鑒于上述以往的課題，以提供一種渦旋式壓縮機為目的，該渦旋式壓縮機是簡單且謀求低成本的結構，同時具有高效率以及高可靠性。
另外，在將二氧化碳作為制冷劑使用的情況下，壓縮機的排出壓力與將氟利昂作為制冷劑的以往的壓縮機相比，高壓側的壓力大約在7-10倍以上。因此，若付與僅僅旋轉渦旋部件不會離開固定渦旋部件的背壓，則旋轉渦旋部件被強力地推壓在固定渦旋部件上，產生滑動部的異常磨損或者燒結，因輸入增加造成性能降低。
另外，在成為大容量多制冷劑的系統中，在液體制冷劑的返回劇烈的過渡運轉時，由于清洗性高的二氧化碳的液體制冷劑，存在著在旋轉渦旋部件的推力面上產生潤滑油中斷或者溫度上升，以鋁表面為起點、導致燒結的可能性。
另外，在使用熱膨脹系數相同的金屬、鐵類材料，形成兩渦旋部件的情況下，因為旋轉渦旋部件的比重增大，所以運轉時的離心力增大，其結果為，軸承部件負荷增高，滑動損失也增大。特別是在高速運轉時，由于離心力非常大，所以在主軸與軸承部件上劇烈磨損。另外，為了提高卷體部的精度，需要對安裝面和滑動面進行精密地機械加工，但是因為鐵類材料的切削性低，所以其加工極其困難，難以提高生產性。
另外，各壓縮室由于進行壓縮作用而產生壓縮熱，因為該熱，各渦旋部件成為高溫。這樣，各壓縮室內的壓力從最外周側的壓縮室向中心側的壓力室依次升高，在各卷體部從最外周側向中心側產生溫度梯度。即，中心側(最內周側)的壓縮室比最外周側的壓縮室溫度高。因該溫度上升，各卷體部熱膨脹，特別是位于成為高溫的中央側的各卷體部的內周側很大地熱膨脹。因此，在各卷體部熱膨脹時，各卷體部的齒尖面和各鏡板的齒底的推力方向的間隙比組裝時的間隙尺寸要小，各卷體部的齒尖面與各鏡板的齒底接觸。若接觸面壓進一步升高，則存在相互產生粘連，各鏡板和各卷體部受到損傷的可能，存在作為壓縮機的壓縮效率、耐久性降低的問題。特別是在固定渦旋部件上使用鐵類材料，在旋轉渦旋部件上使用鋁類材料，使用不同的熱膨脹系數的金屬而形成的情況下，該問題就會顯著地顯現出來。
另外，為了避免因推力方向間隙的存在而產生的性能降低，而在旋轉渦旋部件以及固定渦旋部件的任意一方或兩方上設置端封的情況下，存在因端封接觸而產生滑動損失的增大和備件數增加以及由于加工工程的增加而使生產性降低的問題。
因此，本發明的其他目的是提供一種渦旋式壓縮機，該渦旋式壓縮機在將二氧化碳作為制冷劑而使用的情況下，具有高效率以及高可靠性。
再有，在專利文獻2所述的渦旋式壓縮機中，考慮到了在固定渦旋部件和旋轉渦旋部件之間形成的各壓縮室，是通過進行壓縮作用而產生的壓縮熱使各卷體部熱膨脹，而沒有考慮因壓縮機的排出壓力和吸入壓力的壓力差所造成的固定渦旋部件和旋轉渦旋部件的變形。特別是在旋轉渦旋部件中的偏心軸承的殼體部，旋轉渦旋部件的鏡板的厚度小，由于排出壓力和吸入壓力的壓差，向固定渦旋部件側的變形變大，旋轉渦旋的齒底和固定渦旋的齒尖由于不全面接觸，而使接觸面壓增高，相互產生粘連，具有作為壓縮機的壓縮效率、耐久性降低的課題。
因此，本發明的其他目的是提供一種渦旋式壓縮機，該渦旋式壓縮機考慮到在旋轉渦旋中的偏心軸承的殼體部的壓力變形，實現了高可靠性以及從運轉初期開始的高效率。
發明內容
基于本發明的第一實施方式的渦旋式壓縮機，使渦卷狀的固定卷體部與渦卷狀的旋轉卷體部嚙合而形成壓縮室，所述渦卷狀的固定卷體部從固定渦旋部件的固定鏡板立起，所述渦卷狀的旋轉卷體部從旋轉渦旋部件的旋轉鏡板立起；使旋轉渦旋部件在通過自轉限制機構進行自轉限制的基礎上沿圓軌道旋轉，一面連續改變壓縮室的容積一面吸入、壓縮、排出制冷劑，將固定鏡板的齒底與旋轉卷體部的齒尖之間的推力方向的第一間隙和旋轉鏡板的齒底與固定卷體部的齒尖之間的推力方向的第二間隙形成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，將第一間隙形成為大于第二間隙。
根據本實施方式，因為第一間隙以及第二間隙從外周側向內周側逐漸增大，所以可以較低地確保因熱膨脹變形而造成的各卷體部的接觸面壓，同時即使由于排出壓力，固定渦旋部件向下變形為凸形狀，也因為比第二間隙大的第一間隙吸收該壓力變形的量，所以可以均等地保持固定渦旋部件的齒尖和旋轉渦旋部件的齒底的接觸壓力。因此，不會產生粘連或異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
本發明的第二實施方式是在基于第一實施方式的渦旋式壓縮機中，改變旋轉卷體部的高度形成第一間隙，改變旋轉鏡板的厚度形成第二間隙。
根據本實施方式，使第一間隙以及第二間隙成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，并且使第一間隙比第二間隙大，就使簡單·低成本成為可能。據此，消除了因熱變形或壓力變形而造成的粘連等，可以提供具有高可靠性的渦旋式壓縮機。
本發明的第三實施方式是在基于第一實施方式的渦旋式壓縮機中，改變旋轉卷體部的高度形成第一間隙，改變固定卷體部的高度形成第二間隙。
根據本實施方式，使第一間隙以及第二間隙成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，并且使第一間隙比第二間隙大，就使簡單·低成本成為可能。據此，消除了因熱變形或壓力變形而造成的粘連等，可以提供具有高可靠性的渦旋式壓縮機。
本發明的第四實施方式是在基于第一實施方式的渦旋式壓縮機中，改變固定鏡板的厚度形成第一間隙，改變旋轉鏡板的厚度形成第二間隙。
根據本實施方式，使第一間隙以及第二間隙成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，并且使第一間隙比第二間隙大，就使簡單·低成本成為可能。據此，消除了因熱變形或壓力變形而造成的粘連等，可以提供具有高可靠性的渦旋式壓縮機。
本發明的第五實施方式是在基于第一實施方式的渦旋式壓縮機中，改變固定鏡板的厚度形成第一間隙，改變固定卷體部的高度形成第二間隙。
根據本實施方式，使第一間隙以及第二間隙成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，并且使第一間隙比第二間隙大，就使簡單·低成本成為可能。據此，消除了因熱變形或壓力變形而造成的粘連等，可以提供具有高可靠性的渦旋式壓縮機。
本發明的第六實施方式是在基于第一至第五實施方式的渦旋式壓縮機中，作為制冷劑使用二氧化碳，使旋轉鏡板的厚度小于旋轉卷體部的高度的3.0倍。
根據本實施方式，相對于使用二氧化碳制冷劑的情況下的排出壓和吸入壓的壓差，通過使鏡板的厚度和卷體部的高度成為了恰當的關系的旋轉渦旋部件柔軟地變形，更均等地確保了固定渦旋部件的齒尖和旋轉渦旋部件的齒底的接觸壓力，從而不會產生粘連或異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
本發明的第七實施方式是在基于第一至第五實施方式的渦旋式壓縮機中，作為制冷劑使用HFC類或者HCFC類制冷劑，使旋轉鏡板的厚度小于旋轉卷體部的高度的1.0倍。
根據本實施方式，相對于使用HFC類或者HCFC類制冷劑的情況下的排出壓和吸入壓的壓差，通過使鏡板的厚度和卷體部的高度成為了恰當的關系的旋轉渦旋部件柔軟地變形，更均等地確保了固定渦旋部件的齒尖和旋轉渦旋部件的齒底的接觸壓力，從而不會產生粘連或異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
本發明的第八實施方式是在基于第一至第五實施方式的渦旋式壓縮機中，作為制冷劑使用HC類制冷劑，使旋轉鏡板的厚度小于旋轉卷體部的高度的0.6倍。
根據本實施方式，相對于使用HC類制冷劑的情況下的排出壓和吸入壓的壓差，通過使鏡板的厚度和卷體部的高度成為了恰當的關系的旋轉渦旋部件柔軟地變形，更均等地確保了固定渦旋部件的齒尖和旋轉渦旋部件的齒底的接觸壓力，從而不會產生粘連或異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
基于本發明的第九實施方式的渦旋式壓縮機，使渦卷狀的固定卷體部與渦卷狀的旋轉卷體部嚙合而形成壓縮室，所述渦卷狀的固定卷體部從固定渦旋部件的固定鏡板立起，所述渦卷狀的旋轉卷體部從旋轉渦旋部件的旋轉鏡板立起；使旋轉渦旋部件在通過自轉限制機構進行自轉限制的基礎上沿圓軌道旋轉，一面連續改變壓縮室的容積一面吸入、壓縮、排出制冷劑，作為制冷劑使用二氧化碳，用鐵類金屬材料形成固定渦旋部件，用鋁類金屬材料形成旋轉渦旋部件，對旋轉渦旋部件進行表面處理，為使固定鏡板的齒底和旋轉卷體部的齒尖之間的推力方向的第一間隙從外周側向內周側增加，使旋轉卷體部的齒尖傾斜。
根據本實施方式，因為固定渦旋部件用鐵類材料形成，旋轉渦旋部件用鋁類材料形成，對旋轉渦旋部件施行表面處理，所以在作為制冷劑使用二氧化碳的高壓差運轉中，即使旋轉鏡板的齒底被強力地推壓在固定卷體部的齒尖上，也可以通過具有硬化層的表面處理抑制異常磨損，不產生燒結地進行運轉。另外，根據本實施方式，即使是在成為大容量多制冷劑的系統中的、液體制冷劑的返回劇烈的瞬態運轉時，也可以不會產生因清洗性高的二氧化碳液體制冷劑造成的、在旋轉渦旋部件的推力面上的潤滑油切斷或因發生溫度上升造成的燒結而進行運轉。另外，根據本實施方式，因為旋轉渦旋部件是用鋁類材料形成的，所以可以減小高速運轉時的驅動部的離心力，并且可以耐久性優異，可以減少滑動損失。另外，根據本實施方式，為了使固定鏡板的齒底和旋轉卷體部的齒尖之間的推力方向的第一間隙從外周側向內周側增加，通過使旋轉卷體部的齒尖傾斜，即使對于在壓縮過程中在中心部產生的高溫的壓縮熱，也可以防止在旋轉渦旋部件的卷體部的中心部的齒尖的接觸。
本發明的第十實施方式是在基于第九實施方式的渦旋式壓縮機中，使內周側的旋轉卷體部的最小高度為大于等于外周側的旋轉卷體部的最大高度的99.6％，但不足100％。
根據本實施方式，可以一面減少從各卷體部的齒尖面的泄漏損失，一面防止各卷體部的齒尖面的粘連等，將從齒尖開始的泄漏抑制在最小限度，可以使提高壓縮機的性能和確保可靠性并存。
基于本發明的第十一實施方式的渦旋式壓縮機，使渦卷狀的固定卷體部與渦卷狀的旋轉卷體部嚙合而形成壓縮室，所述渦卷狀的固定卷體部從固定渦旋部件的固定鏡板立起，所述渦卷狀的旋轉卷體部從旋轉渦旋部件的旋轉鏡板立起；使旋轉渦旋部件在通過自轉限制機構進行自轉限制的基礎上沿圓軌道旋轉，一面連續改變壓縮室的容積一面吸入、壓縮、排出制冷劑，作為制冷劑使用二氧化碳，用鐵類金屬材料形成固定渦旋部件，用鋁類金屬材料形成旋轉渦旋部件，對旋轉卷體部的齒尖以外進行表面處理。
根據本實施方式，即使對于在壓縮過程中在中心部產生的高溫的壓縮熱，也可以防止在旋轉渦旋部件的卷體部的中心部的齒尖的接觸。還有即使假設在卷體部的中心部的齒尖接觸的情況下，也因為沒有對齒尖進行表面處理，在運轉中不會發生燒結地調整固定渦旋部件的齒尖和固定鏡板的齒底之間的推力方向的間隙，所以不需要加工，就可以使壓縮機的性能的提高和可靠性并存，所以可以謀求低成本化。
本發明的第十二實施方式是在基于第九至第十一實施方式的渦旋式壓縮機中，為使旋轉鏡板的齒底和固定卷體部的齒尖之間的推力方向的第二間隙從外周側向內周側增加，而使旋轉鏡板的齒底傾斜。
根據本實施方式，在作為制冷劑使用二氧化碳的高壓差運轉下，固定渦旋部件通過壓力應變或溫度應變，防止固定渦旋部件的渦卷卷體的齒尖接觸到旋轉鏡板的齒底，可以謀求高可靠性。
本發明的第十三實施方式是在基于第九至第十一實施方式的渦旋式壓縮機中，作為表面處理，進行氧化鋁膜處理、PVD處理以及鍍鎳磷處理中的任意一種。
根據本實施方式，即使是在二氧化碳制冷劑的高壓差下，具有因滑動產生的具有硬化層的覆膜的磨損少、即使長時間使用仍然殘存有表面處理覆膜，不會燒結，可以謀求高可靠性。
本發明的第十四實施方式是在基于第九至第十一實施方式的渦旋式壓縮機中，對進行過表面處理的部分，進行研磨處理、拋光處理或者滾磨處理。
根據本實施方式，通過減小表面處理造成的粗糙度，可以謀求利用降低滑動損失帶來的性能提高，特別是可以謀求從初期運轉時開始的高效率化。
基于本發明的第十五實施方式的渦旋式壓縮機，使從鏡板上立起有渦卷狀的卷體部的固定渦旋部件以及旋轉渦旋部件嚙合，在雙方之間形成壓縮室，在使旋轉渦旋部件在通過自轉限制機構進行自轉限制的基礎上沿圓軌道旋轉時，壓縮室一面改變容積一面移動，據此，進行吸入、壓縮、排出，為使旋轉渦旋部件的齒底和固定渦旋部件的齒尖之間的推力方向的第二間隙從外周側向內周側增加，而設置傾斜，并且，為了使該第二間隙在至少相當于旋轉渦旋部件的偏心軸承的殼體部的范圍均等且為最大，而形成旋轉渦旋的齒底以及固定渦旋的齒尖。
根據本實施方式，即使是在旋轉渦旋的鏡板的厚度小的偏心軸承的殼體部，產生排出壓力和吸入壓力的壓差造成的壓力變形的情況下，也因為旋轉渦旋的齒底和固定渦旋的齒尖不是不全面接觸，而是均勻地接觸，所以可以實現高可靠性以及從初期運轉時開始的高效率。
本發明的第十六實施方式是在基于第十五實施方式的渦旋式壓縮機中，為了使第二間隙從外周側向內周側增加，旋轉渦旋的齒底相對于固定渦旋形成從外周側向內周側的成為凹陷的傾斜面，并且，在至少相當于旋轉渦旋部件的偏心軸承的殼體部的旋轉渦旋的齒底，設置成為最大凹部的平坦部。
根據本實施方式，即使是在旋轉渦旋的鏡板的厚度小的偏心軸承的殼體部，產生排出壓力和吸入壓力的壓差造成的壓力變形的情況下，也因為具有考慮到了旋轉渦旋的齒底壓力變形的形狀，所以旋轉渦旋的齒底和固定渦旋的齒尖不是不全面接觸，而是均勻地接觸，就可以實現高可靠性以及從初期運轉時開始的高效率。
本發明的第十七實施方式是在基于第十五實施方式的渦旋式壓縮機中，在固定渦旋部件的齒尖，以卷體高度從外周側向內周側減小的方式設置傾斜面，并且，設置固定渦旋的卷體部的高度為最小高度尺寸的平坦部，該固定渦旋的卷體部與至少相當于旋轉渦旋部件的偏心軸承的殼體部的旋轉渦旋的齒底相對。
根據本實施方式，即使是在旋轉渦旋的鏡板的厚度小的偏心軸承的殼體部，產生排出壓力和吸入壓力的壓差造成的壓力變形的情況下，也因為具有考慮到了固定渦旋的齒尖壓力變形的形狀，所以旋轉渦旋的齒底和固定渦旋的齒尖不是不全面接觸，而是均勻地接觸，就可以實現高可靠性以及從初期運轉時開始的高效率。
本發明的第十八實施方式是在基于第十五至第十七實施方式的渦旋式壓縮機中，為使旋轉渦旋部件的齒尖和固定渦旋部件的齒底之間的推力方向的第一間隙從外周側向內周側增加，在旋轉渦旋部件的齒尖上設置傾斜。
根據本實施方式，因為在壓縮過程中由于在中心部產生壓縮熱而成為高溫，所以可以防止中心部的齒尖由于熱膨脹而增高并接觸的情況。
本發明的第十九實施方式是在基于第十五至第十七實施方式的渦旋式壓縮機中，為使旋轉渦旋部件的齒尖和固定渦旋部件的齒底之間的推力方向的第一間隙從外周側向內周側增加，在固定渦旋部件的齒底上設置傾斜。
根據本實施方式，因為在壓縮過程中由于在中心部產生壓縮熱而成為高溫，所以可以防止中心部的齒尖由于熱膨脹而增高并接觸的情況。
本發明的第二十實施方式是在基于第十五至第十八實施方式的渦旋式壓縮機中，對旋轉渦旋部件，作為表面處理，進行氧化鋁膜處理、PVD處理以及鍍鎳磷處理中的任意一種。
根據本實施方式，可以通過具有硬化層的表面處理抑制異常磨損，不會燒結地進行運轉。另外，即使是在成為大容量多制冷劑的系統中的液體制冷劑的返回劇烈的瞬態運轉時，即使由于液體制冷劑在旋轉渦旋的推力面上產生潤滑油切斷或溫度上升，也不會燒結，可以確保高可靠性。
本發明的第二十一實施方式是在基于第十五至第十九實施方式的渦旋式壓縮機中，制冷劑是高壓制冷劑，例如二氧化碳。
根據本實施方式，制冷劑是二氧化碳，即使旋轉渦旋的齒底壓力變形，也可以有效地防止粘連和異常磨損。
圖1是表示基于本發明的第一實施例的渦旋式壓縮機的縱剖視圖。
圖2是圖1所示的渦旋式壓縮機的壓縮機構部的放大剖視圖。
圖3是圖1所示的渦旋式壓縮機的壓縮機構部的概略剖視圖。
圖4是表示基于本發明的第三實施例的渦旋式壓縮機的縱剖視圖。
圖5是圖4所示的渦旋式壓縮機的壓縮機構部的主要部分剖視圖。
圖6是圖4所示的渦旋式壓縮機的旋轉渦旋部件的俯視圖。
圖7是圖4所示的渦旋式壓縮機的旋轉渦旋部件的側視剖視圖。
圖8是表示在圖4所示的渦旋式壓縮機中的旋轉渦旋部件的旋轉卷體部的高度比例的圖表。
圖9是表示基于本發明的第四實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖。
圖10是表示基于本發明的第五實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖。
圖11是表示基于本發明的第六實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖。
圖12是圖11所示的渦旋式壓縮機的旋轉渦旋部件的俯視圖。
圖13是表示在圖11所示的渦旋式壓縮機中的高負荷運轉后的旋轉渦旋部件的齒底形狀的圖表。
圖14是表示基于本發明的第七實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖。
圖15是表示基于本發明的第八實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖。
圖16是表示基于本發明的第九實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖。
圖17是表示以往的渦旋式壓縮機的縱剖視圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，對基于本發明的一個實施例的渦旋式壓縮機進行說明。
(實施例1)圖1是表示基于本發明的第一實施例的渦旋式壓縮機的縱剖視圖。另外，在該圖中所示的第一實施例的渦旋式壓縮機中，對于與圖17所示的以往的渦旋式壓縮機功能相同的構成，標注相同的符號。
本實施例的渦旋式壓縮機在密封容器20內具有壓縮機構部和電動機構部。壓縮機構部配置在密封容器20內的上方，電動機構部配置在壓縮機構部的下方。在密封容器20的上部設置吸入管1和排出管21。在密封容器20內的下部具有存留潤滑油的儲油容器29。
壓縮機構部由固定渦旋部件2和旋轉渦旋部件4構成，兩部件嚙合，形成多個壓縮室5。即，固定渦旋部件2是將渦卷狀的固定卷體部2a(下稱卷體部2a)從固定鏡板2b(下稱鏡板2b)上立起而構成，旋轉渦旋部件4是將渦卷狀的旋轉卷體部4a(下稱卷體部4a)從旋轉鏡板4b(下稱鏡板4b)上立起而構成。壓縮室5是在鏡板2b和鏡板4b之間由卷體部2a和卷體部4a嚙合而形成。
旋轉渦旋部件4被自轉限制機構22限制其自轉，沿圓軌道旋轉。壓縮室5通過該旋轉渦旋部件4的旋轉動作，一面改變容積一面移動。另外，構成為通過對旋轉渦旋部件4的外周部以及卷體部的背面施加規定的背壓，使旋轉渦旋部件4不會離開固定渦旋部件2而翻倒。
另外，電動機構部由固定在密封容器20的內側的定子25和可自由旋轉地支撐在定子25的內側的轉子26構成。并且，軸13嵌裝在轉子26上，該軸13是通過軸承部件7和保持在輔助軸承部件27上的滾珠軸承28支撐的結構。
這樣，通過吸入管1吸入的制冷劑經固定渦旋部件2的吸入空間3，被封入通過固定渦旋部件2和旋轉渦旋部件4嚙合而形成的壓縮室5中，朝向固定渦旋部件2的中心，一面減小容積，一面被壓縮，通過排出口6被排出到壓縮容器20內的上部空間32中。另外，覆蓋排出口6的消音器14的內部是上部空間32的一部分。
另外，由固定渦旋部件2和軸承部件7包圍而形成的背壓室8必需總是有僅僅使旋轉渦旋部件4不與固定渦旋部件2分離的背壓。背壓調整機構9是將旋轉渦旋部件4的背壓總是保持在一定的機構，構成為在從背壓室8通過固定渦旋部件2的內部與吸入空間3連通的連通路10上，設置閥11。
若背壓室8的壓力比設定壓力高，則閥11打開，背壓室8的潤滑油向吸入空間3供給，將背壓室內維持在一定的中間壓。在旋轉渦旋部件4的背面被施加上述的中間壓，抑制在運轉中翻倒。供給到吸入空間3的潤滑油隨著旋轉渦旋部件4的旋轉運動，向壓縮室5移動，起到防止壓縮室5間的制冷劑泄露的作用。
另外，存留在儲油容器29中的潤滑油通過形成于軸13的內部的通路23，通過機油泵31被導入軸13的上端部。被導入到軸13的上端部的潤滑油潤滑軸13和旋轉渦旋4之間的滑動面33以及軸13和軸承部件7之間的滑動面34。另外，潤滑油的一部分通過設置在旋轉渦旋部件4的內部的連通路24，在由安裝在該連通路24上的節流部12減壓后，供給到背壓室8。當背壓室8的壓力高于設定壓，閥11打開時，留存在背壓室8的潤滑油被向吸入空間3或壓縮室5供給，作為嚙合滑動面的潤滑以及密封機油發揮作用。
再有，參照圖2所示的壓縮機構部的放大剖視圖以及圖3所示的概略剖視圖，說明有關本實施例的渦旋式壓縮機的構成及其動作。
在圖2所示的壓縮機構部中，固定渦旋部件2的鏡板2a的齒底和旋轉渦旋部件4的卷體部4a的齒尖之間的推力方向的第一間隙15為了從外周側向內周側逐漸增大，是改變旋轉渦旋部件4的卷體部4a的高度而形成。另外，旋轉渦旋部件4的鏡板4b的齒底和固定渦旋部件2的卷體部2a的齒尖之間的推力方向的第二間隙16為了從外周側向內周側逐漸增大，是改變旋轉渦旋部件4的鏡板4b的厚度而形成。
例如，在圖3所示的壓縮機構部的概略剖視圖中，使旋轉渦旋部件4的卷體部4a的高度(以圖3所示的齒底面4c為基準的卷體部4a的高度尺寸H)從H1開始，按照H2、H3、H4的順序，從外周側向內周側階段地減少變化，形成第一間隙15。另外，使旋轉渦旋部件4的鏡板4b的厚度(以圖3所示的內面4d為基準的鏡板4b的厚度尺寸t)從t1開始，按照t2、t3的順序，通過使齒底面4c凹陷，從外周側向內周側階段地減少變化，形成第二間隙16。
這樣，第一間隙15形成得比第二間隙16大。另外，在圖3所示的固定渦旋部件2中，卷體部2a的高度尺寸H0以及鏡板2b的厚度尺寸t0構成為一定。
在上述構成的渦旋式壓縮機運轉時，壓縮室5的壓力從吸入壓力上升到排出壓力，在位于隔著固定渦旋部件2的鏡板2a的壓縮室5的相反側的上部空間32中，存在排出壓力的制冷劑氣體。因此，因為利用推力面保持外周，所以通過壓縮空間側和上部空間32側的壓力差，固定渦旋部件2以凸形狀向壓縮空間的方向歪斜。另外，因為由于壓縮作用，在形成于固定渦旋部件2和旋轉渦旋部件4之間的壓縮室5內產生壓縮熱，所以由于該熱，各卷體部2a、4a成為高溫。這樣，各壓縮室5內的壓力因為從最外周側的壓縮室5向中心側的壓縮室5壓力依次升高，所以在各卷體部2a、4a上產生朝向中心部的溫度梯度。即，中心側(最內周側)的壓縮室5比最外周側的壓縮室5溫度高。由于該溫度上升，各卷體部2a、4a熱膨脹，特別是位于成為高溫的中心側的各卷體部2a、4a很大地熱膨脹。
根據本實施例的渦旋式壓縮機，因為相對于第二間隙16較大地形成第一間隙15，所以即使固定渦旋部件2受到上述的壓力變形，比起鏡板2b的齒底與卷體部4a的齒尖的接觸，鏡板4b的齒底與卷體部2a的齒尖以及外周的推力面先接觸。
即，因為對于在高負荷運轉等的情況下產生的過大的推力，比第二間隙16大的第一間隙15吸收因該推力而產生的變形的量，所以可以將固定渦旋部件2的卷體部2a的齒尖和旋轉渦旋部件4的鏡板4b的齒底的接觸壓力保持為均等。因此，不會產生粘連和異常磨損。另外，因為第一間隙15相對于第二間隙16較大地形成，所以即使受到熱膨脹的影響，也可以較低地保持各卷體部2a、4a的齒尖的接觸面壓。因此，不會產生粘連和異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，上述第一實施例的構成是改變卷體部4a的高度，形成第一間隙15的形狀，同時改變鏡板4b的厚度，形成第二間隙16的形狀，這樣，就使卷體部4a的高度尺寸的減少程度比鏡板4b的厚度尺寸的減少程度大，但是也可以是下述那樣的各結構。
例如，也可以是為了使第一間隙15從外周側向內周側逐漸增大，而改變旋轉渦旋部件4的卷體部4a的高度而形成，同時，為了使第二間隙16從外周側向內周側逐漸增大，而改變固定渦旋部件2的卷體部2a的高度而形成。另外，在本構成的情況下，鏡板2b的厚度尺寸以及鏡板4b的厚度尺寸構成為一定。
另外，也可以是為了使第一間隙15從外周側向內周側逐漸增大，而改變固定渦旋部件2的鏡板2b的厚度而形成，同時，為了使第二間隙16從外周側向內周側逐漸增大，而改變旋轉渦旋部件2的鏡板2b的厚度而形成。另外，在本構成的情況下，卷體部2a的高度尺寸以及卷體部4a的高度尺寸構成為一定。
再有，也可以是為了使第一間隙15從外周側向內周側逐漸增大，而改變固定渦旋部件2的鏡板2b的厚度而形成，同時，為了使第二間隙16從外周側向內周側逐漸增大，而改變固定渦旋部件2的卷體部2a的高度而形成。另外，在本構成的情況下，卷體部4a的高度尺寸以及鏡板4b的厚度尺寸構成為一定。
(實施例2)接著，就基于本發明的第二實施例的渦旋式壓縮機進行說明。本第二實施例的渦旋式壓縮機與第一實施例的構成相比，其不同之處在于，為了作為制冷劑而可以使用二氧化碳，設定旋轉渦旋部件的卷體部高度和鏡板厚度的構成不同，由于其他的構成與第一實施例相同，所以使用第一實施例的附圖進行說明。
即，在作為制冷劑使用二氧化碳的情況下，壓縮機的運轉壓力與使用以往的氟利昂制冷劑的情況相比非常高，即使是在穩定運轉時，排出壓力也上升到10MPa程度，吸入壓力上升到4MPa程度。此時，在旋轉渦旋部件4的鏡板4b的壓縮室5側和背壓室8側產生很大的壓差。
在這里，在使圖3所示的旋轉渦旋部件4的鏡板4b的厚度t相對于卷體部4a的高度H，超過3.0倍厚的情況下，相對于使旋轉渦旋部件4歪斜的力(上述的壓差)，可以確保充分的剛性，使旋轉渦旋部件4不會變形。但是，若完全不變形，則固定渦旋部件2的齒尖和旋轉渦旋部件4的齒底不均勻地接觸，存在引起粘連和異常磨損的情況。
因此，在本實施例的渦旋式壓縮機中，將旋轉渦旋部件4的鏡板4b的厚度t構成為相對于卷體部4a的高度H，為大于等于1.0倍，小于等于3.0倍的厚度。在該情況下，通過上述的壓力差，旋轉渦旋部件4柔軟地變形。
換言之，相對于使用二氧化碳制冷劑情況下的壓差，旋轉渦旋部件4適度地變形，通過第一間隙15和第二間隙16，更均等地保持固定渦旋部件2的齒尖和旋轉渦旋部件4的齒底的接觸壓力，不會產生粘連和異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，在作為制冷劑使用HFC類或者HCFC類的制冷劑的情況下，是將旋轉渦旋部件4的鏡板4b的厚度t構成為相對于卷體部4a的高度H，為大于等于0.3倍，小于等于1.0倍的厚度。在該情況下，相對于與HFC類或者HCFC類的制冷劑相應而產生的壓力差，旋轉渦旋部件4柔軟地變形。因此，通過第一間隙15和第二間隙16，更均等地保持固定渦旋部件2的齒尖和旋轉渦旋部件4的齒底的接觸壓力，不會產生粘連和異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，在作為制冷劑使用HC類的制冷劑的情況下，是將旋轉渦旋部件4的鏡板4b的厚度t構成為相對于卷體部4a的高度H，為大于等于0.2倍，小于等于0.6倍的厚度。在該情況下，也是相對于與HC類的制冷劑相應的壓力差，旋轉渦旋部件4柔軟地變形，通過第一間隙15和第二間隙16，更均等地保持固定渦旋部件2的齒尖和旋轉渦旋部件4的齒底的接觸壓力，不會產生粘連和異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，在上述實施例中，對固定渦旋部件2以及旋轉渦旋部件4的材質省略了說明，例如，作為固定渦旋部件2使用Fe類材料，作為旋轉渦旋部件4使用Al類材料，在由熱膨脹系數不同的不同金屬構成的情況下，可以得到更顯著的效果。
(實施例3)接著，對基于本發明的第三實施例的渦旋式壓縮機進行說明。圖4是表示基于本發明的第三實施例的渦旋式壓縮機的縱剖視圖，圖5是圖4所示的渦旋式壓縮機的壓縮機構部的主要部分剖視圖，圖6是圖4所示的渦旋式壓縮機的旋轉渦旋部件的俯視圖，圖7是圖4所示的渦旋式壓縮機的旋轉渦旋部件的側視剖視圖，圖8是表示圖4所示的渦旋式壓縮機的旋轉渦旋部件的旋轉卷體部的高度比例的圖表。另外，對于與圖17所示的以往的渦旋式壓縮機功能相同的構成，標注相同的符號，還有從下述的第四實施例至第十實施例也同樣。
本實施例的渦旋式壓縮機是在密封容器20內具有壓縮機構部和電動機構部。壓縮機構部配置在密封容器20內的上方，電動機構部配置在壓縮機構部的下方。在密封容器20的上部設置吸入管1和排出管21。在密封容器20內的下部具有存留潤滑油的儲油容器29。
壓縮機構部由固定渦旋部件2和旋轉渦旋部件4構成，兩部件嚙合，形成多個壓縮室5。即，固定渦旋部件2是將渦卷狀的卷體部2a從鏡板2b上立起而構成，旋轉渦旋部件4是將渦卷狀的卷體部4a從鏡板4b上立起而構成。壓縮室5是在鏡板2b和鏡板4b之間，由卷體部2a和卷體部4a嚙合而形成。
旋轉渦旋部件4被自轉限制機構22限制其自轉，沿圓軌道旋轉。壓縮室5通過該旋轉渦旋部件4的旋轉動作，一面改變容積一面移動。
在旋轉渦旋部件4的內面4d上設置背壓室8。在該背壓室8內，在設置于軸承部件7上的圓環槽上配置滑動隔環17，通過該滑動隔環14將背壓室8一分為二。使高壓的排出壓力作用在由滑動隔環17分割的一方的內側區域8b上。另外，使從吸入壓力至排出壓力之間的規定的中間壓力作用在另一方的外側區域8a上。旋轉渦旋部件4被這些背壓室8的壓力施加推力，被穩定地推壓到固定渦旋2上，降低泄漏，同時穩定地進行圓軌道運動。
本實施例的渦旋式壓縮機是由鐵類金屬材料形成固定渦旋部件2，由鋁類金屬材料形成旋轉渦旋部件4，對旋轉渦旋部件4進行表面處理，形成硬化層。作為表面處理，進行氧化鋁膜處理、PVD處理、鍍鎳磷處理中的任意一種。
另外，旋轉渦旋部件4在經表面處理后，進行研磨處理、拋光處理或者滾磨處理。由于研磨處理、拋光處理或者滾磨處理，通過減小基于表面處理的粗糙度，降低摩擦阻力，提高旋轉渦旋部件4的滑動面的可靠性，同時謀求通過降低滑動損失帶來的性能提高，特別是可以謀求從初期運轉時開始的高效率化。
根據上述構成，在作為制冷劑使用二氧化碳的情況下，壓縮機的排出壓力高達將氟利昂作為制冷劑的以往的冷凍循環的高壓側壓力的約7-10倍以上，若付與僅使旋轉渦旋部件4不會離開固定渦旋部件2的背壓，則旋轉渦旋部件4被強力地推壓在固定渦旋部件2上，但是通過由實施在旋轉渦旋部件4上的表面處理而產生的硬化層，可以不產生燒結，得到可靠性高的渦旋式壓縮機。另外，在成為大容量多制冷劑的系統中，雖然在起動和除霜等的瞬態運轉時，產生向渦旋式壓縮機的劇烈地液體返回，由于該液體返回，潤滑油被液體制冷劑沖洗，潤滑狀態變得苛刻，但是通過因該表面處理而產生的硬化層，不會造成燒結，使高速運轉成為可能。
另外，在常溫狀態下，為了使固定渦旋部件2的鏡板2b的齒底和旋轉渦旋部件4的卷體部4a的齒尖之間的推力方向的第一間隙15從外周側A向內周側B增加，而在卷體部4a的齒尖設置傾斜。
使用圖8，對該卷體部4a的齒尖的傾斜比率進行說明。
圖8是表示在高負荷運轉后的旋轉渦旋部件4的卷體部4a的齒尖高度的圖。另外，在圖8中，是用將外周側A的卷體部4a的高度作為100的情況下的、在各個位置上的卷體部4a的高度的比來表示。
旋轉渦旋部件4由于在壓縮過程中產生的壓縮熱，隨著成為中心部而成為高溫，因熱膨脹而變形，同時，因高壓差而變形。因此，為了不使旋轉渦旋4的卷體部4a的齒尖與固定渦旋2的鏡板2b的齒底相接觸，而在卷體部4a的齒尖設置內周側為最小高度的傾斜。另外，若使卷體部4a的最小齒尖高度小于等于最大齒尖高度的99.6％，則從齒尖的泄漏增大，使性能降低。因此，最好是使內周側的卷體部4a的最小齒尖高度為大于等于在外周側的卷體部4a的最大齒尖高度的99.6％，但不足100％。
(實施例4)接著，就基于本發明的第四實施例的渦旋式壓縮機進行說明。圖9是表示基于本發明的第四實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖。另外，在本實施例的渦旋式壓縮機中，除旋轉渦旋部件4的鏡板4b的齒底以外，由于與上述第三實施例為相同的構成，所以省略其說明。
在本實施例中，為了使旋轉渦旋部件4的鏡板4b的齒底和固定渦旋部件2的卷體部2a的齒尖之間的推力方向的第二間隙16從外周側向內周側增加，而在旋轉渦旋部件4的鏡板4b的齒底上設置傾斜。根據該構成，在作為制冷劑而使用二氧化碳時的高壓差運轉下，通過固定渦旋部件2的壓力應變和溫度應變，來防止卷體部2a的齒尖與旋轉渦旋4的鏡板4b的齒底局部地接觸，由于是承受均等的面壓而構成，所以可以謀求高可靠性。
另外，在上述實施例中，利用各個實施例，說明了在卷體部4a的齒尖上設置傾斜的情況，和在鏡板4b的齒底設置傾斜的情況，但也可以在卷體部4a的齒尖和鏡板4b的齒底都設置傾斜。
(實施例5)
接著，就基于本發明的第五實施例的渦旋式壓縮機進行說明。圖10是表示基于本發明的第五實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖。
在本實施例的渦旋式壓縮機中，是不在卷體部4a的齒尖以及鏡板4b的齒底設置傾斜，而是對旋轉渦旋4的卷體部4a的齒尖以外進行表面處理的構成。除該構成以外，由于均與實施例3的構成相同，所以省略其說明。
根據本實施例，即使是在產生由于在壓縮過程中的中心部的壓縮熱而造成熱膨脹或高壓差所引起的壓力變形的情況下，也因為沒有對卷體部4a的齒尖進行具有硬化層的表面處理，所以不會產生燒結。即，通過規定時間的運轉，以使固定渦旋部件2的卷體部2a的齒尖和固定渦旋部件2的鏡板2b的齒底之間的推力方向間隙吻合的方式，旋轉渦旋部件4的卷體部4a由于磨損而被調整，所以不需要預先對旋轉渦旋部件4的卷體部4a的齒尖進行使其傾斜的加工，由于可以使壓縮機的性能提高和可靠性并存，所以可以謀求低成本化。
另外，替代上述在卷體部4a的齒尖設置傾斜，在鏡板2b的齒底設置傾斜，當然也可以得到相同的效果。
另外，替代在鏡板4b的齒底設置傾斜，在卷體部2a的齒尖設置傾斜，當然也可以得到相同的效果。
(實施例6)接著，就基于本發明的第六實施例的渦旋式壓縮機進行說明。圖11是表示基于本發明的第六實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖，圖12是圖11所示的渦旋式壓縮機的旋轉渦旋部件的俯視圖。另外，本實施例的渦旋式壓縮機的構成由于與上述的第三實施例為大致相同的構成，所以僅就各渦旋部件的主要部分進行說明，而省略其他的說明。這樣，對從以下的第七到第十實施例的構成也是同樣。
如圖所示，為了在常溫狀態下使旋轉渦旋部件4的鏡板4b的齒底和固定渦旋部件2的卷體部2a的齒尖之間的推力方向的第二間隙16從外周側向內周側增加，而在旋轉渦旋部件4的鏡板4b的齒底上設置傾斜。另外，在圖12的斜線部所示的偏心軸承36的殼體部37中，在旋轉渦旋部件4的鏡板4b的齒底設置平坦部38。
對于該傾斜的一個例子，更加詳細地進行說明。圖13是表示在圖11所示的渦旋式壓縮機中的高負荷運轉后的旋轉渦旋部件的齒底形狀的圖表。旋轉渦旋部件4的鏡板4b的齒底因為通過向鏡板背面部施加高壓而被推壓在固定渦旋部件上，由于產生了壓力變形，所以成為了圖那樣的形狀。特別是在旋轉渦旋部件4的偏心軸承36的殼體部37中，因為鏡板厚度最薄，所以由于壓力變形，形成圖那樣的具有最小鏡板厚度的平坦部38。
因此，旋轉渦旋部件4的鏡板4b的齒底和固定渦旋部件2的卷體部2a的齒尖設置成與圖相同的形狀，以便承受均等的面壓。
根據上述構成，在旋轉渦旋部件4的鏡板4b的厚度小的偏心軸承36的殼體部37中，即使是在產生因排出壓力和吸入壓力的壓差而造成的壓力變形的情況下，也因為旋轉渦旋部件4的鏡板4b的齒底和固定渦旋部件2的卷體部2a的齒尖不是不全面接觸，而是均等地接觸，所以可以實現高可靠性以及從初期運轉時開始的高效率。
(實施例7)接著，就基于本發明的第七實施例的渦旋式壓縮機進行說明。圖14是表示基于本發明的第七實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖。
如圖14所示，在固定渦旋部件2的卷體部2a的齒尖上，以卷體高度從外周側向內周側減少的方式設置傾斜，并且在與旋轉渦旋部件4的偏心軸承36的殼體部37相對的范圍內，通過設置固定渦旋部件2的卷體部2a的齒尖的高度為最小高度尺寸的平坦部38，當然也能夠有同樣的效果。
(實施例8)接著，就基于本發明的第八實施例的渦旋式壓縮機進行說明。圖15是表示基于本發明的第八實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖。
如圖所示，為了在常溫狀態下使旋轉渦旋部件4的卷體部4a的齒尖和固定渦旋部件2的鏡板2b的齒底之間的推力方向的第一間隙15從外周側向內周側增加，而在旋轉渦旋部件4的卷體部4a的齒尖上設置傾斜。
在壓縮過程中，因為通過在中心部產生壓縮熱而成為高溫，所以旋轉渦旋部件4的卷體部4a的齒尖隨著成為中心部而因熱膨脹升高，但是為了使推力方向的第一間隙15從外周側向內周側增加，由于在旋轉渦旋部件4的卷體部4a的齒尖設置了傾斜，所以不會與固定渦旋部件2的鏡板2b的齒底接觸，就可以實現可靠性以及從初期運轉時開始的高效率。
(實施例9)接著，就基于本發明的第九實施例的渦旋式壓縮機進行說明。圖16是表示基于本發明的第九實施例的渦旋式壓縮機的主要部分剖視圖。
如圖16所示，為了使旋轉渦旋部件4的卷體部4a的齒尖和固定渦旋部件2的鏡板2b的齒底之間的推力方向的第一間隙15從外周側向內周側增加，通過在固定渦旋部件2的鏡板2b的齒底設置傾斜，當然也能有同樣的效果。
(實施例10)接著，就基于本發明的第十實施例的渦旋式壓縮機(未圖示出)進行說明。
在本實施例的渦旋式壓縮機中，固定渦旋部件2是由鐵類材料形成的，旋轉渦旋部件4是在鋁類材料上進行表面處理，在其表面上形成硬化層。作為該表面處理，實施氧化鋁膜處理、PVD處理、鍍鎳磷處理等。
根據上述構成，壓縮機的排出壓力高，若付與僅僅使旋轉渦旋部件4不會離開固定渦旋部件2的背壓，則旋轉渦旋部件4被強力地推壓在固定渦旋部件2上，但是通過對旋轉渦旋部件4進行的表面處理所形成的硬化層，就可以得到不會燒結，可靠性高的渦旋式壓縮機。另外，在成為大容量多制冷劑的系統中，雖然在起動或除霜等的瞬態運轉時，產生向渦旋式壓縮機的劇烈地液體返還，由于該液體返還，潤滑油被液體制冷劑沖洗，潤滑狀態變得苛刻，但是通過該表面處理形成的硬化層，就不會燒結，使高速運轉成為可能。
另外，在制冷劑為高壓制冷劑，例如二氧化碳的情況下，壓縮機的排出壓力比將氟利昂作為制冷劑的以往的冷凍循環的高壓側的壓力高約7-10倍以上，但是在本發明中，考慮到了旋轉渦旋部件4以及固定渦旋部件2的溫度應變以及壓力變形，由于不是局部地接觸，而是受到均勻的面壓，所以可以實現高可靠性以及從運轉初期開始的高效率的渦旋式壓縮機。
發明的效果本發明是將固定鏡板的齒底與旋轉卷體部的齒尖之間的推力方向的第一間隙和旋轉鏡板的齒底與固定卷體部的齒尖之間的推力方向的第二間隙形成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，并且將第一間隙形成為大于第二間隙。根據本發明，因為第一間隙以及第二間隙從外周側向內周側逐漸增大，所以可以較低地確保因熱膨脹變形而造成的各卷體部的接觸面壓，同時即使由于排出壓力，固定渦旋部件向下變形為凸形狀，也因為比第二間隙大的第一間隙吸收該壓力變形的量，所以可以均等地保持固定渦旋部件的齒尖和旋轉渦旋部件的齒底的接觸壓力。因此，不會產生粘連或異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，本發明是改變旋轉卷體部的高度形成第一間隙，改變旋轉鏡板的厚度形成第二間隙。根據本發明，使第一間隙以及第二間隙成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，并且使第一間隙比第二間隙大，就使簡單·低成本成為可能。據此，消除了因熱變形或壓力變形而造成的粘連等，可以提供具有高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，本發明是改變旋轉卷體部的高度形成第一間隙，改變固定卷體部的高度形成第二間隙。根據本發明，使第一間隙以及第二間隙成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，并且使第一間隙比第二間隙大，就使簡單·低成本成為可能。據此，消除了因熱變形或壓力變形而造成的粘連等，可以提供具有高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，本發明是改變固定鏡板的厚度形成第一間隙，改變旋轉鏡板的厚度形成第二間隙。根據本發明，使第一間隙以及第二間隙成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，并且使第一間隙比第二間隙大，就使簡單·低成本成為可能。據此，消除了因熱變形或壓力變形而造成的粘連等，可以提供具有高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，本發明是改變固定鏡板的厚度形成第一間隙，改變固定卷體部的高度形成第二間隙。根據本發明，使第一間隙以及第二間隙成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，并且使第一間隙比第二間隙大，就使簡單·低成本成為可能。據此，消除了因熱變形或壓力變形而造成的粘連等，可以提供具有高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，本發明是作為制冷劑使用二氧化碳，使旋轉鏡板的厚度小于旋轉卷體部的高度的3.0倍。根據本發明，相對于使用二氧化碳制冷劑的情況下的排出壓和吸入壓的壓差，通過使鏡板的厚度和卷體部的高度成為了恰當的關系的旋轉渦旋部件柔軟地變形，更均等地確保了固定渦旋部件的齒尖和旋轉渦旋部件的齒底的接觸壓力，從而不會產生粘連或異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，本發明是作為制冷劑使用HFC類或者HCFC類制冷劑，使旋轉鏡板的厚度小于旋轉卷體部的高度的1.0倍。根據本發明，相對于使用HFC類或者HCFC類制冷劑的情況下的排出壓和吸入壓的壓差，通過使鏡板的厚度和卷體部的高度成為了恰當的關系的旋轉渦旋部件柔軟地變形，更均等地確保了固定渦旋部件的齒尖和旋轉渦旋部件的齒底的接觸壓力，從而不會產生粘連或異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，本發明是作為制冷劑使用HC類制冷劑，使旋轉鏡板的厚度小于旋轉卷體部的高度的0.6倍。根據本發明，相對于使用HC類制冷劑的情況下的排出壓和吸入壓的壓差，通過使鏡板的厚度和卷體部的高度成為了恰當的關系的旋轉渦旋部件柔軟地變形，更均等地確保了固定渦旋部件的齒尖和旋轉渦旋部件的齒底的接觸壓力，從而不會產生粘連或異常磨損，可以提供確保了高可靠性的渦旋式壓縮機。
另外，本發明是用鐵類金屬材料形成固定渦旋部件，用鋁類金屬材料形成旋轉渦旋部件，對旋轉渦旋部件進行表面處理，為使固定鏡板的齒底和旋轉卷體部的齒尖之間的推力方向的第一間隙從外周側向內周側增加，使旋轉卷體部的齒尖傾斜，據此，在作為制冷劑使用二氧化碳的高壓差運轉中，即使旋轉鏡板的齒底被強力地推壓在固定卷體部的齒尖上，也可以通過具有硬化層的表面處理抑制異常磨損，不產生燒結地進行運轉。
另外，根據本發明，即使是在成為大容量多制冷劑的系統中的、液體制冷劑的返回劇烈地瞬態運轉時，也可以不會產生因清洗性高的二氧化碳液體制冷劑造成的、在旋轉渦旋部件的推力面上的潤滑油切斷或因發生溫度上升造成的燒結而進行運轉。另外，因為旋轉渦旋部件是用鋁類材料形成的，所以可以減小高速運轉時的驅動部的離心力，并且可以耐久性優異，可以減少滑動損失。
再有，根據本發明，為了使固定鏡板的齒底和旋轉卷體部的齒尖之間的推力方向的第一間隙從外周側向內周側增加，通過使旋轉渦旋的卷體部的齒尖傾斜，即使對于在壓縮過程中在中心部產生的高溫的壓縮熱，也可以防止在旋轉渦旋部件的卷體部的中心部的齒尖的接觸。
另外，本發明是使內周側的旋轉卷體部的最小高度為大于等于外周側的旋轉卷體部的最大高度的99.6％，但不足100％，據此，可以一面減少從各卷體部的齒尖面的泄漏損失，一面防止各卷體部的齒尖面的粘連等，將從齒尖開始的泄漏抑制在最小限度，可以同時提高壓縮機的性能和確保可靠性。
另外，本發明是作為制冷劑使用二氧化碳，用鐵類金屬材料形成固定渦旋部件，用鋁類金屬材料形成旋轉渦旋部件，對旋轉卷體部的齒尖以外進行表面處理，據此，即使對于在壓縮過程中在中心部產生的高溫的壓縮熱，也可以防止在旋轉渦旋部件的卷體部的中心部的齒尖的接觸。即，即使假設在卷體部的中心部的齒尖接觸的情況下，也因為沒有對旋轉卷體部的齒尖進行表面處理，在運轉中不會燒結而調整固定渦旋部件的齒尖和固定鏡板的齒底之間的推力方向的間隙，所以不需要加工，就可以使壓縮機的性能的提高和可靠性并存，所以可以謀求低成本化。
另外，本發明是為使旋轉鏡板的齒底和固定卷體部的齒尖之間的推力方向的第二間隙從外周側向內周側增加，而使旋轉鏡板的齒底傾斜，據此，在作為制冷劑使用二氧化碳的高壓差運轉下，固定渦旋部件通過壓力應變或溫度應變，防止固定渦旋部件的卷體部的齒尖接觸到旋轉鏡板的齒底，可以謀求高可靠性。
另外，本發明是作為表面處理，進行氧化鋁膜處理、PVD處理以及鍍鎳磷處理中的任意一種，據此，即使是在二氧化碳制冷劑的高壓差下，因滑動產生的具有硬化層的覆膜的磨損減少，即使長時間使用仍然殘存有表面處理覆膜，不會燒結，可以謀求高可靠性。
另外，本發明是對進行過表面處理的部分，進行研磨處理、拋光處理或者滾磨處理，據此，通過減小表面處理造成的粗糙度，可以謀求利用降低滑動損失帶來的性能提高，特別是可以謀求從初期運轉時開始的高效率化。
另外，本發明是在渦旋式壓縮機中，通過使旋轉渦旋以及固定渦旋的形狀為最恰當化，就可以使旋轉渦旋的齒底和固定渦旋的齒尖均勻地接觸，實現高可靠性以及從初期運轉時開始的高效率。
產業上利用的可能性根據本發明，特別是在將二氧化碳作為制冷劑而使用的情況下，可以提供一種具有高效率以及高可靠性的渦旋式壓縮機。這樣，基于本發明的渦旋式壓縮機可以作為家庭用、業務用的冷凍空調用的密閉型壓縮機來利用。另外，動作流體并不僅限于制冷劑，也可以適用于空氣渦旋式壓縮機、真空泵、無油壓縮機、渦旋型膨脹機等的渦旋流體機械的用途。
權利要求
1.一種渦旋式壓縮機，使渦卷狀的固定卷體部與渦卷狀的旋轉卷體部嚙合而形成壓縮室，所述渦卷狀的固定卷體部從固定渦旋部件的固定鏡板立起，所述渦卷狀的旋轉卷體部從旋轉渦旋部件的旋轉鏡板立起；使上述旋轉渦旋部件在通過自轉限制機構進行自轉限制的基礎上沿圓軌道旋轉，一面連續改變上述壓縮室的容積一面吸入、壓縮、排出制冷劑，其特征在于，將上述固定鏡板的齒底與上述旋轉卷體部的齒尖之間的推力方向的第一間隙和上述旋轉鏡板的齒底與上述固定卷體部的齒尖之間的推力方向的第二間隙形成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，將上述第一間隙形成為大于上述第二間隙。
2.如權利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，改變上述旋轉卷體部的高度形成上述第一間隙，改變上述旋轉鏡板的厚度形成上述第二間隙。
3.如權利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，改變上述旋轉卷體部的高度形成上述第一間隙，改變上述固定卷體部的高度形成上述第二間隙。
4.如權利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，改變上述固定鏡板的厚度形成上述第一間隙，改變上述旋轉鏡板的厚度形成上述第二間隙。
5.如權利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，改變上述固定鏡板的厚度形成上述第一間隙，改變上述固定卷體部的高度形成上述第二間隙。
6.如權利要求1至5中任一項所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，作為制冷劑使用二氧化碳，使上述旋轉鏡板的厚度小于上述旋轉卷體部的高度的3.0倍。
7.如權利要求1至5中任一項所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，作為制冷劑使用HFC類或者HCFC類制冷劑，使上述旋轉鏡板的厚度小于上述旋轉卷體部的高度的1.0倍。
8.如權利要求1至5中任一項所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，作為制冷劑使用HC類制冷劑，使上述旋轉鏡板的厚度小于上述旋轉卷體部的高度的0.6倍。
9.一種渦旋式壓縮機，使渦卷狀的固定卷體部與渦卷狀的旋轉卷體部嚙合而形成壓縮室，所述渦卷狀的固定卷體部從固定渦旋部件的固定鏡板立起，所述渦卷狀的旋轉卷體部從旋轉渦旋部件的旋轉鏡板立起；使上述旋轉渦旋部件在通過自轉限制機構進行自轉限制的基礎上沿圓軌道旋轉，一面連續改變上述壓縮室的容積一面吸入、壓縮、排出制冷劑，其特征在于，作為制冷劑使用二氧化碳，用鐵類金屬材料形成上述固定渦旋部件，用鋁類金屬材料形成上述旋轉渦旋部件，對上述旋轉渦旋部件進行表面處理，為使上述固定鏡板的齒底和上述旋轉卷體部的齒尖之間的推力方向的第一間隙從外周側向內周側增加，使上述旋轉卷體部的齒尖傾斜。
10.如權利要求9所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，使上述內周側的上述旋轉卷體部的最小高度為大于等于外周側的上述旋轉卷體部的最大高度的99.6％，但不足100％。
11.一種渦旋式壓縮機，使渦卷狀的固定卷體部與渦卷狀的旋轉卷體部嚙合而形成壓縮室，所述渦卷狀的固定卷體部從固定渦旋部件的固定鏡板立起，所述渦卷狀的旋轉卷體部從旋轉渦旋部件的旋轉鏡板立起；使上述旋轉渦旋部件在通過自轉限制機構進行自轉限制的基礎上沿圓軌道旋轉，一面連續改變上述壓縮室的容積一面吸入、壓縮、排出制冷劑，其特征在于，作為制冷劑使用二氧化碳，用鐵類金屬材料形成上述固定渦旋部件，用鋁類金屬材料形成上述旋轉渦旋部件，對上述旋轉卷體部的齒尖以外進行表面處理。
12.如權利要求9至11中任一項所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，為使上述旋轉鏡板的齒底和上述固定卷體部的齒尖之間的推力方向的第二間隙從外周側向內周側增加，而使上述旋轉鏡板的齒底傾斜。
13.如權利要求9至11中任一項所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，作為上述表面處理，進行氧化鋁膜處理、PVD處理以及鍍鎳磷處理中的任意一種。
14.如權利要求9至11中任一項所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，對進行過上述表面處理的部分，進行研磨處理、拋光處理或者滾磨處理。
15.一種渦旋式壓縮機，使從鏡板上立起有渦卷狀的卷體部的固定渦旋部件以及旋轉渦旋部件嚙合，在雙方之間形成壓縮室，在使旋轉渦旋部件在通過自轉限制機構進行自轉限制的基礎上沿圓軌道旋轉時，壓縮室一面改變容積一面移動，據此，進行吸入、壓縮、排出，其特征在于，為使上述旋轉渦旋部件的齒底和上述固定渦旋部件的齒尖之間的推力方向的第二間隙從外周側向內周側增加，而設置傾斜，并且，為了使該第二間隙在至少相當于上述旋轉渦旋部件的偏心軸承的殼體部的范圍內均等且為最大，而形成上述旋轉渦旋的齒底以及上述固定渦旋的齒尖。
16.如權利要求15所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，為了使上述第二間隙從外周側向內周側增加，上述旋轉渦旋的齒底相對于固定渦旋形成從外周側向內周側的成為凹陷的傾斜面，并且，在至少相當于上述旋轉渦旋部件的偏心軸承的殼體部的上述旋轉渦旋的齒底，設置成為最大凹部的平坦部。
17.如權利要求15中所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，在上述固定渦旋部件的齒尖，以卷體高度從外周側向內周側減小的方式設置傾斜面，并且，設置上述固定渦旋的卷體部的高度為最小高度尺寸的平坦部，上述固定渦旋的卷體部與至少相當于上述旋轉渦旋部件的偏心軸承的殼體部的上述旋轉渦旋的齒底相對。
18.如權利要求15至17中任一項所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，為使上述旋轉渦旋部件的齒尖和上述固定渦旋部件的齒底之間的推力方向的第一間隙從外周側向內周側增加，在上述旋轉渦旋部件的齒尖上設置傾斜。
19.如權利要求15至17中任一項所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，為使上述旋轉渦旋部件的齒尖和上述固定渦旋部件的齒底之間的推力方向的第一間隙從外周側向內周側增加，在上述固定渦旋部件的齒底上設置傾斜。
20.如權利要求15至18中任一項所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，對上述旋轉渦旋部件，作為表面處理，進行氧化鋁膜處理、PVD處理以及鍍鎳磷處理中的任意一種。
21.如權利要求15至19中任一項所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，制冷劑是高壓制冷劑，例如是二氧化碳。
全文摘要
將固定鏡板(2b)的齒底與旋轉卷體部(4a)的齒尖之間的推力方向的第一間隙(15)和旋轉鏡板(4b)的齒底與固定卷體部(2a)的齒尖之間的推力方向的第二間隙(16)形成為從外周側向內周側逐漸增大的形狀，并且將第一間隙(15)形成為大于第二間隙(16)，因為相對于熱應變，可以較低地確保各卷體部(2a)、(4a)的接觸面壓，同時相對于壓力變形，可以均等地保持固定渦旋部件(2)的齒尖和旋轉渦旋部件(4)的齒底的接觸壓力，所以可以在推力面上均等地承受施加在各渦旋部件(2)、(4)上的負荷。
文檔編號F04C18/02GK1823226SQ20048002005
公開日2006年8月23日 申請日期2004年6月15日 優先權日2003年6月17日
發明者鶸田晃, 二上義幸, 赤澤輝行, 飯田登, 澤井清, 新宅秀信, 森本敬 申請人:松下電器產業株式會社