涡旋式压缩机的制作方法

1.本公开涉及一种涡旋式压缩机。


背景技术：

2.迄今为止，压缩制冷剂的涡旋式压缩机已广为人知(例如专利文献1)。
3.专利文献1所记载的涡旋式压缩机包括压缩机构和浮动部件。压缩机构具有静涡旋盘和动涡旋盘。静涡旋盘和动涡旋盘形成压缩室。压缩机构在压缩室中压缩制冷剂后喷出压缩后的制冷剂。在压缩室中压缩制冷剂时，动涡旋盘由浮动部件推压到静涡旋盘上。
4.专利文献1：日本公开专利公报特开2018－035749号公报
5.然而，若将动涡旋盘推压到静涡旋盘上的推压力过大，则动涡旋盘和浮动部件有可能容易磨损。若推压力不足，则制冷剂从压缩室s20的泄漏增大，从而存在压缩机构对制冷剂的压缩性能降低的可能性。


技术实现要素：

6.本公开的目的在于抑制动涡旋盘以过小或过大的力被推压到静涡旋盘上。
7.本公开的第一方面以一种涡旋式压缩机作为对象。涡旋式压缩机的特征在于：包括壳体、压缩机构、驱动轴、浮动部件以及框架，压缩机构收纳在壳体中，具有静涡旋盘和动涡旋盘，吸入流体并进行压缩，驱动轴收纳在壳体中，驱动动涡旋盘，浮动部件收纳在壳体中，将动涡旋盘推压到静涡旋盘上，框架固定在壳体上，支承浮动部件，浮动部件具有轴承部、支承面以及背面，轴承部支承着驱动轴能够旋转，支承面与动涡旋盘相对，背面设置在轴承部的周围，朝向与支承面相反的一侧且与框架相对，在轴承部的外周部侧且浮动部件的背面与框架之间形成有第一空间，高压被引入第一空间，该高压为由压缩机构压缩后的流体的压力，将第一空间的外径设为d1、将轴承部的外径设为d2，1.1≤d1/d2≤1.3成立。
8.在第一方面中，通过以1.1≤d1/d2≤1.3成立的方式形成第一空间的外径和轴承部的外径，能够抑制动涡旋盘以过小或过大的力被推压到静涡旋盘上。
9.本公开的第二方面的特征在于：在上述第一方面中，将所述轴承部的内径设为d3，1.25≤d2/d3≤1.7成立。
10.在第二方面中，通过以1.25≤d2/d3≤1.7成立的方式形成轴承部的外径和轴承部的内径，能够在考虑到轴承部的内径尺寸的情况下来设定高压空间的大小。
11.本公开的第三方面的特征在于：在上述第二方面中，在第一空间的外周侧且浮动部件的背面与框架之间形成有第二空间，压力比被吸入压缩机构的流体的压力高且比从压缩机构喷出的流体的压力低的中压被引入第二空间，将第二空间的外径设为d4，2.5≤d4/d3≤3.5成立。
12.在第三方面中，通过以2.5≤d4/d3≤3.5成立的方式形成轴承部的内径和第二空间的外径，能够在考虑到轴承部的内径尺寸的情况下来设定中压空间的大小。
13.本公开的第四方面的特征在于：在上述第一方面中，在第一空间的外周侧且浮动
部件的背面与框架之间形成有第二空间，压力比被吸入压缩机构的流体的压力高且比从压缩机构喷出的流体的压力低的中压被引入第二空间，将轴承部的内径设为d3、将第二空间的外径设为d4，2.5≤d4/d3≤3.5成立。
14.在第四方面中，通过以2.5≤d4/d3≤3.5成立的方式形成轴承部的内径和第二空间的外径，能够在考虑到轴承部的内径尺寸的情况下来设定中压空间的大小。
附图说明
15.图1是本实用新型的实施方式所涉及的涡旋式压缩机的剖视图。
16.图2是图1所示的涡旋式压缩机的剖视图的局部放大图。
17.图3是图1所示的涡旋式压缩机的剖视图的局部放大图。
18.图4是表示第一模拟的结果的图表。
19.图5是表示第二模拟的结果的图表。
20.－符号说明－
21.10－壳体；20－压缩机构；21－静涡旋盘；26－动涡旋盘；40－驱动轴；50－浮动部件；53－轴承部；56－支承面；57－背面；60－框架；71－第一空间；72－第二空间。
具体实施方式
22.参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。需要说明的是，对图中相同或相当的部分标注相同的符号，不重复详细的说明及其伴随的效果等的说明。
23.参照图1及图2，对本实用新型的压缩机的一例即涡旋式压缩机1进行说明。图1是本实用新型的实施方式所涉及的涡旋式压缩机1的剖视图。图2是图1所示的涡旋式压缩机1的局部放大图。
24.涡旋式压缩机1是低压圆顶型的涡旋式压缩机。涡旋式压缩机1例如应用于制冷装置。制冷装置包括调节空气的温度或湿度的空调装置、冷却库内的冷却装置、或生成热水的热水供给装置。涡旋式压缩机1设置在蒸气压缩式制冷循环的制冷剂回路(未图示)中，并对工作流体即制冷剂进行压缩。在制冷剂回路中，由涡旋式压缩机1压缩后的制冷剂由冷凝器冷凝后由减压机构减压，在蒸发器中蒸发后，被吸入到涡旋式压缩机1中。
25.如图1及图2所示，涡旋式压缩机1包括壳体10、压缩机构20、电动机30、驱动轴40、浮动部件50以及框架60。
26.壳体10形成为两端封闭的纵向长度较长的圆筒状。在壳体10内收纳有压缩机构20、电动机30、驱动轴40、浮动部件50以及框架60。压缩机构20和电动机30通过驱动轴40相连结。驱动轴40沿壳体10的轴向延伸。在本实施方式中，壳体10的轴向表示上下方向。
27.在壳体10内的上部设置有分隔部件11。分隔部件11将壳体10的内部空间划分为两个空间。比分隔部件11靠上侧的空间构成第一壳体空间s1。比分隔部件11靠下侧的空间构成第二壳体空间s2。
28.在壳体10上设置有吸入管(未图示)和喷出管12。吸入管沿径向贯穿壳体10的躯干部并与第二壳体空间s2连通。吸入管将低压流体(例如气态制冷剂)引入第二壳体空间s2中。喷出管12沿径向贯穿壳体10的上部并与第一壳体空间s1连通。喷出管12将第一壳体空间s1内的高压流体向壳体10外引出。
29.压缩机构20吸入流体并进行压缩。压缩机构20具有静涡旋盘21和动涡旋盘26。静涡旋盘21固定在框架60上。动涡旋盘26布置在浮动部件50与静涡旋盘21之间。动涡旋盘26构成为与静涡旋盘21啮合而相对于静涡旋盘21进行偏心旋转运动。
30.静涡旋盘21布置在框架60的轴向上的一侧(在该例中为上侧)。静涡旋盘21具有静侧端板22、静侧涡卷23以及外周壁部24。
31.静侧端板22形成为近似圆形的板状。静侧涡卷23形成为绘制出渐开线曲线的涡旋壁状，从静侧端板22的前表面(在该例中为下表面)突出来。外周壁部24形成为包围静侧涡卷23的外周侧，从静侧端板22的前表面突出来。静侧涡卷23的顶端面(在该例中为下端面)与外周壁部24的顶端面大致齐平。
32.在静涡旋盘21的外周壁部24上形成有吸入口(未图示)。吸入口与第二壳体空间s2连通。在静涡旋盘21的静侧端板22的中央部形成有沿厚度方向贯穿静侧端板22的喷出口25。
33.动涡旋盘26具有动侧端板27、动侧涡卷28以及凸缘部29。
34.动侧端板27形成为近似圆形的板状。动侧涡卷28形成为绘制出渐开线曲线的涡旋壁状，从动侧端板27的前表面(在该例中为上表面)突出来。凸缘部29形成为圆筒状，布置在动侧端板27的背面(在该例中为下表面)的中央部。动涡旋盘26的动侧涡卷28与静涡旋盘21的静侧涡卷23啮合。
35.根据上述结构，在静涡旋盘21和动涡旋盘26之间形成压缩室s20。压缩室s20是用于压缩流体的空间。压缩室s20构成为：将通过吸入管、第二壳体空间s2以及吸入口所吸入的流体压缩，并将压缩后的流体通过喷出口25喷出。
36.电动机30收纳在壳体10内，并布置在压缩机构20的下方。电动机30具有定子31和转子32。定子31实质上形成为圆筒状，并固定在壳体10上。转子32能够旋转地插通于定子31的内周。在转子32的内周，插通并固定有驱动轴40。
37.驱动轴40驱动动涡旋盘26。驱动轴40与动涡旋盘26连结，并支承着动涡旋盘26能够旋转。驱动轴40具有主轴部41和偏心轴部42。主轴部41沿壳体10的轴向(上下方向)延伸。偏心轴部42设置在主轴部41的上端。偏心轴部42的外径比主轴部41的外径小。偏心轴部42的轴心相对于主轴部41的轴心偏心规定距离。
38.浮动部件50将动涡旋盘26推压到静涡旋盘21上。浮动部件50实质上形成为圆筒状。浮动部件50具有涡旋盘支承部51、轴承部53、连结部55、支承面56以及背面57。
39.涡旋盘支承部51是与动涡旋盘26的背面接触的实质上为圆筒状的部分。涡旋盘支承部51支承动涡旋盘26。在涡旋盘支承部51的外壁的靠下端的位置处形成有收纳o型环58的第一环状槽52。
40.轴承部53支承着驱动轴40能够旋转。轴承部53是具有比涡旋盘支承部51小的内径的实质上为圆筒状的部分。轴承部53支承着驱动轴40的主轴部41能够旋转。在轴承部53的外壁的靠上端的位置处形成有收纳o型环59的第二环状槽54。
41.连结部55是实质上形成为环状的部分。连结部55将涡旋盘支承部51的下端部与轴承部53的上端部彼此连结起来。
42.支承面56形成在涡旋盘支承部51的上部，是与动涡旋盘26相对的面。支承面56位于动涡旋盘26的凸缘部29的外周侧，以围绕凸缘部29的方式形成为环状。
43.背面57遍及涡旋盘支承部51的下部和连结部55的下部而形成，是朝向与支承面56相反的一侧且与框架60相对的面。在本实施方式中，背面57朝向下侧，而支承面56朝向上侧。背面57设置在轴承部53的周围，以围绕轴承部53的方式形成为环状。背面57的内周部与轴承部53的外周面相连续。
44.框架60支承浮动部件50。框架60实质上形成为圆筒状。框架60在第二壳体空间s2中例如通过压入而固定在壳体10上。框架60具有固定部61和突出部62。
45.固定部61是实质上形成为圆筒状的部分。固定部61的外周面固定在壳体10上。在固定部61的上表面固定有静涡旋盘21。
46.突出部62是实质上形成为圆筒状或环状的部分。突出部62从固定部61的内周部朝着径向内侧突出。在突出部62的上表面上靠内周的位置处形成有收纳o型环65的第三环状槽63。
47.在突出部62的径向内侧形成有通孔64。在通孔64中插通有驱动轴40和轴承部53。
48.在浮动部件50与框架60之间形成有高压空间71和中压空间72。
49.高压空间71形成在浮动部件50的连结部55及轴承部53与框架60的突出部62之间。高压空间71位于轴承部53的外周部侧且浮动部件50的背面57与框架60之间。高压空间71由第二环状槽54的o型环59和第三环状槽63的o型环65分隔开。高压空间71沿壳体10的周向绕整个一周延伸。高压被引入高压空间71，该高压为由压缩机构20压缩后的流体的压力。高压空间71是本实用新型的第一空间之一例。
50.在高压空间71的外周侧形成有中压空间72。高压空间71和中压空间72由o型环65分隔开。
51.在静涡旋盘21及框架60的内部形成有第一引入路(未图示)。第一引入路的流入端朝着喷出口25敞开口。第一引入路的流出端朝着高压空间71敞开口。
52.中压空间72形成在浮动部件50的涡旋盘支承部51及连结部55与框架60的突出部62之间。中压空间72位于高压空间71的外周侧且浮动部件50的背面57与框架60之间。中压空间72由第一环状槽52的o型环58和第三环状槽63的o型环65分隔开。中压空间72沿壳体10的周向绕整个一周延伸。压力比被吸入压缩机构20的流体的压力高且比从压缩机构20喷出的流体的压力(高压)低的中压被引入中压空间72。中压空间72是本实用新型的第二空间之一例。
53.在静涡旋盘21及框架60的内部形成有第二引入路(未图示)。第二引入路的流入端朝着压缩室s20敞开口。第二引入路的流出端朝着中压空间72敞开口。
54.参照图1及图2，对涡旋式压缩机1的运转情况进行说明。
55.如图1及图2所示，当向电动机30供给电力时，电动机30的转子32旋转，驱动轴40被驱动而旋转。通过驱动轴40被驱动而旋转，与驱动轴40连结的动涡旋盘26相对于静涡旋盘21进行偏心旋转运动。由此低压流体经由吸入管和第二壳体空间s2被吸入压缩室s20，在压缩室s20内被压缩。压缩后的流体经由喷出口25和第一壳体空间s1从喷出管12喷出。
56.压缩后的流体从喷出口25流入第一引入路。该流体经由第一引入路被引导到高压空间71。在高压空间71中产生高压力(高压)，动涡旋盘26在该高压的作用下经由浮动部件50被向静涡旋盘21侧推压。
57.压缩过程中的流体从压缩室s20流入第二引入路。该流体经由第二引入路被引导
到中压空间72。在中压空间72中产生稍高的压力(中压)，动涡旋盘26在该中压的作用下经由浮动部件50被向静涡旋盘21侧推压。
58.参照图3，对涡旋式压缩机1进一步进行说明。图3是图1所示的涡旋式压缩机1的局部放大图。
59.在图3中，压缩反作用力fz表示由压缩室s20内的流体压力产生的、朝向使动涡旋盘26离开静涡旋盘21的方向作用在动涡旋盘26上的力。在本实施方式中，动涡旋盘26布置在静涡旋盘21的下侧。由此压缩反作用力fz朝向下方作用在动涡旋盘26上。
60.在图3中，推压力fb主要由被引入高压空间71的高压(高压流体)和被引入中压空间72的中压(中压流体)产生。推压力fb朝向使动涡旋盘26接近静涡旋盘21的方向作用在动涡旋盘26上。在本实施方式中，推压力fb朝向上方作用在动涡旋盘26上。换句话说，推压力fb是浮动部件50推压动涡旋盘26的力。
61.需要说明的是，压力比中压低的低压(低压流体)被引入在收纳驱动轴40(参照图1)的空间中的位于动涡旋盘26的下侧的区域、和中压空间72的外周侧的区域中，但该低压对推压力fb的贡献小，因此不将其列入考虑。
62.在图3中，第一直径d1表示高压空间71的外径。在图3中，第二直径d2表示轴承部53的外径。换句话说，第二直径d2表示高压空间71的内径。在图3中，第三直径d3表示轴承部53的内径。在图3中，第四直径d4表示中压空间72的外径。
63.参照图3和图4，对本实用新型申请发明人进行的实验进行说明。
64.本实用新型申请发明人进行了用于验证能够使涡旋式压缩机1无问题地工作时的推压力fb与压缩反作用力fz的比率(fb/fz)的实验。
65.本实用新型申请发明人在进行实验时，例如通过适当地调节低压(涡旋式压缩机1的吸入压力)和高压(涡旋式压缩机1的喷出压力)来改变了fb/fz。本实用新型申请发明人在每次改变fb/fz时调查了是否能够适当地提供推压力fb。
66.如图3及图4所示，本实用新型申请发明人根据实验结果得到如下见解：若fb/fz大于1.4(fb/fz＞1.4)，则推压力fb容易变得过大。若推压力fb过大，则有可能产生动涡旋盘26的齿尖、动涡旋盘26的齿底、动涡旋盘26的背面(与浮动部件50的支承面56相对的面)以及浮动部件50的支承面56(参照图2)中的至少一者容易磨损的磨损问题。
67.本实用新型申请发明人根据实验结果得到如下见解：若fb/fz小于1.1(fb/fz＜1.1)，则推压力fb容易变得不足。若推压力fb不足，则制冷剂从压缩室s20的泄漏增大，从而有可能产生压缩机构20对制冷剂的压缩性能降低的性能降低问题。
68.本实用新型申请发明人根据实验的结果得到如下见解：若fb/fz为1.1以上且1.4以下(1.1≤fb/fz≤1.4)，则能够适当地提供推压力fb，而能够抑制上述磨损问题和性能降低问题的产生。
69.参照图3和图4，对第一模拟进行说明。
70.如图3及图4所示，在第一模拟中，根据第一直径d1与第二直径d2的比率(d1/d2)、和推压力fb与压缩反作用力fz的比率(fb/fz)的相关性，考察用于适当地提供推压力fb的d1/d2的范围。
71.本实用新型申请发明人发现d1/d2与fb/fz之间存在相关性。以下，对本实用新型申请发明人发现d1/d2与fb/fz之间存在相关性的经过进行说明。
72.动涡旋盘26的直径实质上根据涡旋式压缩机1的容量(能力)而决定。涡旋式压缩机1的容量越大，动涡旋盘26就越大。若决定了动涡旋盘26的大小，则实质上也决定了动涡旋盘26的涡旋(涡卷)的几何形状。
73.压缩反作用力fz能够根据动涡旋盘26的动侧端板27的齿底面的面积和各压缩室s20的压力来计算。若决定了动涡旋盘26的涡旋(涡卷)的几何形状和涡旋式压缩机1的吸入压力(低压)，则能够计算出各压缩室s20的压力。因此，只要决定了动涡旋盘26的大小(直径)，实质上也决定了压缩反作用力fz。也就是说，动涡旋盘26的大小与压缩反作用力fz相关。具体而言，动涡旋盘26越大，压缩反作用力fz也越大。
74.若决定了动涡旋盘26的大小，则浮动部件50的大小也大致上决定，所以实质上决定了第四直径d4。
75.决定了第四直径d4后，假设高压和中压，则之后只要决定第一直径d1和第二直径d2，就能够计算推压力fb。也就是说，推压力fb与第一直径d1及第二直径d2相关。具体而言，若使第二直径d2和第四直径d4固定不变，则第一直径d1越大，推压力fb就越大。若使第一直径d1和第四直径d4固定不变，则第二直径d2越小，推压力fb就越大。
76.本实用新型申请发明人根据上述考察，发现d1/d2与fb/fz之间存在相关性。另一方面，本实用新型申请发明人通过上述实验还发现fb/fz具有适当的范围(1.1≤fb/fz≤1.4)。其结果，本实用新型申请发明人发现，存在有使推压力fb达到最佳推压力的d1/d2的范围。
77.以下，对第一模拟的步骤进行说明。
78.本实用新型申请发明人在第一模拟中适当地改变d1/d2，在每次改变d1/d2时计算fb/fz的值，从而完成了表示d1/d2与fb/fz之间的相关性的图表(参照图4)。需要说明的是，在第一模拟中，涡旋式压缩机1的吸入压力(低压)、涡旋式压缩机1的喷出压力(高压)、第三直径d3、第四直径d4等，例如设定为在尺寸、结构等与第一模拟中使用的涡旋式压缩机1大致相同的涡旋式压缩机中采用的值、或与该采用的值近似的值。
79.如图3及图4所示，本实用新型申请发明人根据第一模拟的结果得到如下见解：若d1/d2小于1.1(d1/d2＜1.1)，则fb/fz小于1.1(fb/fz＜1.1)，因此推压力fb容易变得不足。
80.本实用新型申请发明人根据第一模拟的结果得到如下见解：若d1/d2大于1.3(d1/d2＞1.3)，则fb/fz大于1.4(fb/fz＞1.4)，因此推压力fb容易变得过大。
81.根据第一模拟的结果，若d1/d2为1.1以上且1.3以下(1.1≤d1/d2≤1.3)，则fb/fz为1.1以上且1.4以下(1.1≤fb/fz≤1.4)。由此本实用新型申请发明人得到如下见解：若形成高压空间71以使d1/d2为1.1以上且1.3以下，则能够适当地提供推压力fb，而能够抑制上述磨损问题和性能降低问题的产生。
82.参照图3和图5，对第二模拟进行说明。
83.如图3及图5所示，在第二模拟中，根据第二直径d2与第三直径d3的比率(d2/d3)、和推压力fb与压缩反作用力fz的比率(fb/fz)的相关性，考察用于适当地提供推压力fb的d2/d3的范围。
84.本实用新型申请发明人发现d2/d3与fb/fz之间存在相关性。以下，对本实用新型申请发明人发现d2/d3与fb/fz之间存在相关性的经过进行说明。
85.驱动轴40的直径实质上根据涡旋式压缩机1的容量(能力)而决定。涡旋式压缩机1
的容量越大，作用在驱动轴40上的载荷就越大，因此驱动轴40的直径就越大。
86.如上所述，动涡旋盘26的直径根据涡旋式压缩机1的容量(能力)大致上决定，压缩反作用力fz根据动涡旋盘26的直径决定。因此，驱动轴40的直径(第三直径d3)与压缩反作用力fz相关。第三直径d3越大，压缩反作用力fz也越大。
87.另一方面，第二直径d2与推压力fb相关。若第一直径d1和第四直径d4恒定，则第二直径d2越小，推压力fb就越大。
88.本实用新型申请发明人根据上述考察，发现d2/d3与fb/fz之间存在相关性。另一方面，本实用新型申请发明人通过上述实验还发现fb/fz具有适当的范围。其结果，本实用新型申请发明人发现，存在有使推压力fb达到最佳推压力的d2/d3的范围。
89.以下，对第二模拟的步骤进行说明。
90.本实用新型申请发明人在第二模拟中适当地改变d2/d3，在每次改变d2/d3时计算fb/fz的值，从而完成了表示d2/d3与fb/fz之间的相关性的图表(参照图5)。需要说明的是，在第二模拟中，涡旋式压缩机1的吸入压力(低压)、涡旋式压缩机1的喷出压力(高压)、第一直径d1、第四直径d4等，例如设定为在尺寸、结构等与第二模拟中使用的涡旋式压缩机1大致相同的涡旋式压缩机中采用的值、或与该采用的值近似的值。
91.如图3及图5所示，本实用新型申请发明人根据第二模拟的结果得到如下见解：若d2/d3小于1.25(d2/d3＜1.25)，则fb/fz大于1.4(fb/fz＞1.4)，因此推压力fb容易变得过大。
92.本实用新型申请发明人根据第二模拟的结果得到如下见解：若d2/d3大于1.7(d2/d3＞1.7)，则fb/fz小于1.1(fb/fz＜1.1)，因此推压力fb容易变得不足。
93.根据第二模拟的结果，若d2/d3为1.25以上且1.7以下(1.25≤d2/d3≤1.7)，则fb/fz为1.1以上且1.4以下(1.1≤fb/fz≤1.4)。由此本实用新型申请发明人得到如下见解：通过使d2/d3为1.25以上且1.7以下，能够适当地提供推压力fb，因此能够抑制上述磨损问题和性能降低问题的产生。
94.－本实施方式的效果－
95.以下，在涡旋式压缩机1中，有时将1.1≤d1/d2≤1.3的构成记载为第一构成，将1.25≤d2/d3≤1.7的构成记载为第二构成。
96.涡旋式压缩机1至少具有第一构成和第二构成中的第一构成。这样一来，在利用被引入高压空间71的高压将动涡旋盘26经由浮动部件50推压到静涡旋盘21上时，能够抑制动涡旋盘26以过小或过大的推压力fb推压到静涡旋盘21上。其结果是，能够抑制上述磨损问题和性能降低问题的产生。
97.涡旋式压缩机1优选不仅具有第一构成，还具有第二构成。这样一来，能够在考虑到轴承部53的内径尺寸的情况下来设定高压空间71的大小。
98.以上说明了实施方式和变形例，但可知在不脱离权利要求书的主旨以及范围的情况下能够对方案及具体情况进行各种改变(例如(1))。只要不影响本公开的对象的功能，还可以对上述实施方式和变形例适当地进行组合和替换。
99.(1)关于第三直径d3与第四直径d4的比率(d4/d3)，优选d4/d3为2.5以上且3.5以下(2.5≤d4/d3≤3.5)。换句话说，优选地，相对于轴承部53的内径的尺寸，将中压空间72的外径设定为使2.5≤d4/d3≤3.5的关系成立的尺寸。由此能够在考虑到轴承部53的内径尺
寸的情况下来设定中压空间72的大小。
100.－产业实用性－
101.如上所述，本公开对于压缩机及压缩机的制造方法是有用的。