專利名稱：容積型流體機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效容積型流體機(jī)械，這種流體機(jī)械的使作業(yè)流體移動的置換器相對于吸收作業(yè)流體的動力缸，不進(jìn)行相對自轉(zhuǎn)運(yùn)動，而以幾乎一定的半徑做公轉(zhuǎn)運(yùn)動即回轉(zhuǎn)運(yùn)動，并由此進(jìn)行作業(yè)流體的搬送等。
很早以來，作為容積型流體機(jī)械，往復(fù)式流體機(jī)械，旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械，蝸輪式流體機(jī)械已眾所周知，其中往復(fù)式流體機(jī)械通過使活塞在圓筒狀動力缸中重復(fù)做往復(fù)運(yùn)動而使流體移動；旋轉(zhuǎn)式(滾動活塞型)流體機(jī)械通過使圓筒狀活塞在圓筒形動力缸中做偏心回轉(zhuǎn)運(yùn)動而使流體移動；蝸輪式流體機(jī)械通過使直立于端板上的帶有蝸輪狀蓋板的一對固定蝸輪和回轉(zhuǎn)蝸輪相咬合，使回轉(zhuǎn)蝸輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使流體移動。
往復(fù)式流體機(jī)械由于其結(jié)構(gòu)簡單，所以有制作容易，且價格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但由于其自吸入終了到排出終了的行程軸回轉(zhuǎn)角很短只有180°排出過程的流速很快，所以有由壓力損失增加而帶來的性能降低問題，另外，由于要使活塞往復(fù)運(yùn)動，所以不可能使其回轉(zhuǎn)體系完全平衡，因此有振動和噪音大的問題。
旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械從吸入終了到排出終了的行程軸回轉(zhuǎn)角為360°，所以排出過程的壓力損失增加問題比往復(fù)式流體機(jī)械要少，當(dāng)由于是軸每轉(zhuǎn)一次，排出一次，所以氣體壓縮扭矩變動較大和往復(fù)流體機(jī)械同樣有振動和噪音問題。
有關(guān)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動式的容積性流體機(jī)械(以下簡稱旋轉(zhuǎn)形流體機(jī)械)，很早就有種種設(shè)計。美國專利385832公開了使圓筒形置換器在外殼內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而搬送流體的泵。另外把該置換器圓筒做成多重結(jié)構(gòu)的設(shè)計也已由美國專利406099及940817所公開。與這些圓筒形置換器不同，用渦旋形置換器壓縮工作流體的機(jī)械已由美國專利801182所揭示。這就是今天被稱作蝸輪型流體機(jī)械的原形，雖然它是旋轉(zhuǎn)形流體機(jī)械的一種，但已發(fā)展形成一個獨(dú)立的流派。
該蝸輪式流體機(jī)械從吸入終了到排出終了的行程，軸回轉(zhuǎn)角較長，為360°以上(被實(shí)用于空調(diào)的這種機(jī)械的軸回轉(zhuǎn)角通常為900°左右)因此其有排出過程的壓力損失小的優(yōu)點(diǎn)，且由于一般都有多個工作室所以氣體壓縮扭矩的變動也小，因此其還有振動及噪音小的優(yōu)點(diǎn)。但是由于對處于蓋板咬合狀態(tài)的渦旋型蓋板間的間隙和端板與蓋板齒頂間的間隙要求較嚴(yán)，因此必須進(jìn)行高精度加工，因而有加工費(fèi)用高的問題。另外由于從吸入終了到排出終了的行程較長，軸回轉(zhuǎn)角為360°以上，所以壓縮過程的時間長，有使內(nèi)部泄露增加的問題。
有一種容積型機(jī)械其原理如下其使工作流體移動的置換器(旋轉(zhuǎn)活塞)相對于吸入工作流體的動力缸，不做相對自轉(zhuǎn)運(yùn)動，而以幾乎一定的工作半徑作公轉(zhuǎn)運(yùn)動即旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而搬送工作流體，這中容積型機(jī)械由特開昭55-23353號公報(文獻(xiàn)1)及美國專利2112890號公報(文獻(xiàn)2)提案。這里提出的容積型機(jī)械由活塞和動力缸構(gòu)成，其中活塞具有花瓣形形狀，這種花瓣形形狀由多個部件(葉片ベ一ン)自中心呈放射狀延伸而形成；動力缸具有與該活塞形狀相似的中空部。通過該活塞在該動力缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而使工作流體移動。這些機(jī)械雖然在減少工作流體的壓波動，減少扭矩的變動方面下了工夫，但還不能作為容積型流體機(jī)械而被普遍使用。
在這些文獻(xiàn)1及文獻(xiàn)2中公開的結(jié)構(gòu)，由于回轉(zhuǎn)系完全平衡，所以振動小，由于置換器和外殼間的相對滑動速度小，所以可以使摩擦損失較小，作為這種旋轉(zhuǎn)形流體機(jī)械就其本質(zhì)而言具有有利的特長。
但是，由置換器的多個葉片形成的一個個的工作室自吸入終了到排出終了的行程，其回轉(zhuǎn)角θ約為180°較短(約為旋轉(zhuǎn)式的一半與往復(fù)式大致相同)所以排出行程的流速較快，所以有壓力損失增加從而降低性能的問題。
另外在這種形式的流體機(jī)械中，作為來自被壓縮的工作流體反作用力，即欲使置換器自身旋轉(zhuǎn)的自轉(zhuǎn)力會作用在置換器上，而由置換器的葉片承受該力矩，但在上述文獻(xiàn)1及文獻(xiàn)2揭示的構(gòu)造中，由于自吸入終了到排出終了，工作室集中于驅(qū)動軸的單側(cè)，所以作用在置換器上的自轉(zhuǎn)力矩會過大，從而容易發(fā)生葉片摩擦或磨損等性能?？煽啃陨系膯栴}，這也是其缺點(diǎn)。
但是，在考慮了這一缺點(diǎn)而進(jìn)行實(shí)際制作并進(jìn)行相對于轉(zhuǎn)數(shù)的性能實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超過某一轉(zhuǎn)數(shù)時，存在壓縮性能(泵性能也可以同樣考慮)急劇降低的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種即使提高容積性流體機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)也不易引起性能降低的容積型流體機(jī)械。
上述目的通過如下容積型流體機(jī)械而實(shí)現(xiàn)，這種流體機(jī)械具有配置于端板間的置換器和動力缸當(dāng)使前述置換器中心和前述動力缸中心重疊上時，由前述置換器外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成一個空間，當(dāng)使前述置換器置于旋轉(zhuǎn)位置時由前述置換器的外壁面的前述動力缸的內(nèi)壁面形成多個空間，這種容積型流體機(jī)械上具有把油保持在前述置換器和前述端板間的油保持機(jī)構(gòu)。
上述目的通過如下容積型流體機(jī)械而實(shí)現(xiàn)，這種流體機(jī)械在端板間具有動力缸和置換器，其中動力缸且有由平面形狀連續(xù)在端板間的曲線構(gòu)成的內(nèi)壁而置換器具有設(shè)計成與該動力缸內(nèi)壁相對的外壁，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，由前述內(nèi)壁、該外壁和前述端板形成多個空間；這種容積型流體機(jī)械上具有把油保持在前述置換器和前述端板間的油保持機(jī)構(gòu)。
上述目的通過如下容積型流體機(jī)械而實(shí)現(xiàn)，這種流體機(jī)械具有配置于端板間置換器和動力缸；當(dāng)使前述置換器中心和前述動力缸中心重疊上時，由前述置換器外壁面和前數(shù)動力缸的內(nèi)壁面形成一個空間，當(dāng)使前述置換器置于旋轉(zhuǎn)位置時由前述置換器的外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成多個空間，這種容積型流體機(jī)械上具有把油保持在前述置換器和前述端板間的油保持機(jī)構(gòu)。
上述目的通過如下容積型流體機(jī)械而實(shí)現(xiàn)，這種流體機(jī)械具有配置于端板間置換器和動力缸；當(dāng)使前述置換器中心和前述動力缸中心重疊上時，由前述置換器外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成一個空間，由前述置換器的外壁面的前述動力缸的內(nèi)壁面形成多個空間，這種容積型流體機(jī)械具有向前述置換器端面部供油的油供給機(jī)構(gòu)。
通常認(rèn)為上述性能降低的原因，尤其是在置換器為比較扁平的形狀的旋轉(zhuǎn)形流體機(jī)械情況下，是由于封閉動力缸兩端部的端板和置換器間的間隙(軸向間隙)密封性不好。上述本發(fā)明，能夠提供大幅降低由于動力缸內(nèi)部的壓縮工作室和吸入室的壓力差而引起的在置換器和端板間的間隙(軸向間隙)發(fā)生的工作流體的內(nèi)部泄露，從而提高性能的旋轉(zhuǎn)形流體機(jī)械。另外也可以抑制發(fā)生于構(gòu)成工作室的置換器和動力缸的滑動間隙的工作流體內(nèi)部泄露，所以可以提供一種降低流體損失和機(jī)械摩擦損失的高效率容積型流體機(jī)械。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)相關(guān)旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械應(yīng)用于壓縮機(jī)上的密閉型壓縮機(jī)的橫斷面圖(相當(dāng)于圖2的I-I斷面)圖2是圖1的II-II縱斷面圖，圖3A-圖3D是本發(fā)明相關(guān)的旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械的工作原理說明圖，圖4是本發(fā)明相關(guān)的旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械的置換器平面圖，圖5是圖4的V-V斷面圖，圖6是本發(fā)明相關(guān)的旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械的外殼平面圖，圖7是圖6的VII-VII斷面圖，圖8是本發(fā)明相關(guān)的置換器端面部的油膜形成說明圖，圖9是本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)相關(guān)的壓縮機(jī)主要部分縱斷面圖，圖10是本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)相關(guān)壓縮機(jī)的置換器平面圖，圖11是本發(fā)明另外的實(shí)施形態(tài)相關(guān)的壓縮機(jī)主要部分縱斷面圖，圖12是圖11的XII-XII斷面圖，圖13是本發(fā)明又一實(shí)施形態(tài)相關(guān)的壓縮機(jī)縱斷面圖，圖14是本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)相關(guān)的低壓型壓縮機(jī)縱斷面圖，圖15是圖14的XV-XV橫斷面圖，圖16是本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)相關(guān)的低壓型壓縮機(jī)的置換器平面圖，圖17是圖16的XVII-XVII斷面圖，圖18是本發(fā)明又一實(shí)施形態(tài)相關(guān)的低壓型壓縮機(jī)主要部分縱斷面圖，
圖19是本發(fā)明又一實(shí)施形態(tài)相關(guān)的低壓型的壓縮機(jī)置換器平面圖，圖20是圖19的XX-XX斷面圖，圖21是密封部件的密封動作說明圖，圖22是應(yīng)用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)圖，圖23是應(yīng)用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)的冷凍系統(tǒng)圖，圖24是顯示本發(fā)明旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械的置換器的另外的實(shí)施形態(tài)的平面圖，圖25是圖24的XXV-XXV斷面圖。
以下，以圖示顯示形態(tài)詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。參見圖1至圖8。
在圖2中，1為本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)性壓縮部件，2為驅(qū)動該壓縮部件電動部件，3為放置旋轉(zhuǎn)形壓縮部件1和電動部件2的密閉容器。在圖1中，旋轉(zhuǎn)型壓縮部件1由外殼(有時叫做動力缸)4、置換器(有時也叫旋轉(zhuǎn)活塞)5、驅(qū)動軸6，在圖2中還有主軸承7和副軸承8、吸入孔9、排出孔10、引導(dǎo)閥式排出閥11及擋塊(閥頂)11a構(gòu)成，其中外殼4具有多個凸出部4b及該凸出部4b固定孔4c(參照圖6)，凸出部4b由內(nèi)周壁4a向內(nèi)側(cè)凸出；置換器5配設(shè)在該外殼4的內(nèi)側(cè)，與外殼4的內(nèi)周壁4a凸出部4b相咬合；驅(qū)動軸6驅(qū)動置換器5，其曲柄部6a嵌在前述置換器5的中心部的軸承5a上，主軸承7和副軸承8兼做封閉前述外殼4的兩端開口部(軸向開口部)端板和支撐驅(qū)動軸6的軸承；吸入孔9設(shè)于前述主軸承7端板上；排出孔10設(shè)于前述副軸承8上；引導(dǎo)閥形排出閥11及擋塊11a用于開閉該排出孔10。
在圖1中，5b為設(shè)于置換器5兩端面上的油槽，由自中心部的軸承5a至外周端附近彎曲延伸的多個淺槽(槽深0.5mm左右)構(gòu)成，5c為連通置換器5兩端面的貫通孔。在圖2中，12為被安裝在主軸承7上的吸蓋，把吸入室7a一體形成于主軸承7上，區(qū)分出密閉容器3內(nèi)的壓力(排出壓力)，13為把排出室8a一體形成于副軸承8上排出蓋。
電動部件2由定子2a和轉(zhuǎn)子2b構(gòu)成，轉(zhuǎn)子2b利用壓入或熱鑲等方式固定在驅(qū)動軸6的一端。14為儲存在密閉容器3的底部的潤滑油，驅(qū)動軸6的下端部浸在其中。6b是利用通過驅(qū)動軸6的回轉(zhuǎn)而帶來離心泵作用把潤滑油14供給到軸承等各個滑動部的給油孔，給油帽6c被安裝在驅(qū)動軸6的軸端。16為吸入管，16為排出管，圖1中的17是由外殼4的內(nèi)周壁4a及凸出部4b和置換器5的咬合而形成工作室。另外，19是壓縮部件的組裝螺栓，18是防止外殼4的凸出部4b部的壓力變形等的固定螺栓，20為排出氣通路。
由圖2說明工作氣體(工作流體)流動。如圖中箭頭所示，，通過吸入管15進(jìn)入密閉容器3中工作氣體通過主軸承7上設(shè)有的吸孔9進(jìn)入旋轉(zhuǎn)形壓縮部件1，在此利用驅(qū)動軸6回轉(zhuǎn)使置換器5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使工作室的容積縮小，并壓縮上述工作氣體(詳細(xì)情況后述)。被壓縮的工作氣體自副軸承8端板上的排出孔10把排出閥頂起，進(jìn)入排出室8a內(nèi)，自此，經(jīng)由以貫通副軸承8、外殼4及主軸承7的外周部的形式形成的排出氣體通路(無圖示)進(jìn)入密閉容器3內(nèi)，介由電動部件2，從排出孔17流出外部。
下面，用圖3A至圖3D說明旋轉(zhuǎn)形壓縮部件1的工作原理。記號O為置換器5的中心、記號O’為外殼4(或驅(qū)動軸6)的中心。記號a、b、c、d、e、f表示外殼4的內(nèi)周壁4a及凸出部葉片4b和置換器5的咬合的接點(diǎn)(密封點(diǎn))。如果在此看外殼4內(nèi)周輪廓形狀則為由3處相同曲線的組合連續(xù)而光滑地連接著。如果著眼這其中一處，則形成內(nèi)周壁4a凸出部葉片4b形狀的曲線可以看成有厚度的一個渦旋曲線，其內(nèi)壁曲線為實(shí)質(zhì)性繞角幾乎為360°的渦旋曲線，外壁曲線也是實(shí)質(zhì)性繞角幾乎為360°的渦旋曲線。也就是說，在圖3A中，在a至b之間有2個不同的360°的渦旋線。把這2個曲線構(gòu)成的渦旋體幾乎等間距地配設(shè)在以0為中心的圓周上，相鄰的渦旋體的外壁曲線和內(nèi)壁曲線(為了曲線說明上的方便使用了外壁內(nèi)壁兩個詞，但說到外殼的內(nèi)壁面時，為兩者的總稱)有圓弧等光滑曲線連接，構(gòu)成內(nèi)周輪廓形狀。
置換器5的外周輪廓形狀也以和上述外殼4同樣的原理構(gòu)成。也就是說在置換器5的中心和驅(qū)動軸6的中心相重疊上時，自外殼4的內(nèi)壁面上離開僅為旋轉(zhuǎn)半徑ε的空間，而使置換器5的外壁面存在于其中。也就是說兩者以相似形狀構(gòu)成。
壓縮作用通過使驅(qū)動軸6按順時針方向回轉(zhuǎn)，置換器5不在作為固定側(cè)的外殼4的中心o’的周圍自轉(zhuǎn)，而是以旋轉(zhuǎn)半徑ε(＝OO’)作公周運(yùn)動，在置換器5的中心O周邊形成多個工作室17(在本實(shí)施形態(tài)下，通常為3個工作室)。如果著眼于由接點(diǎn)a和接點(diǎn)b包圍的，由網(wǎng)點(diǎn)表示的1個工作室(吸入終了時分成兩個，但壓縮形成一開始，這兩個工作室就馬上連成1個)則圖3A為自吸入孔9向該工作室吸入工作氣體終了的狀態(tài)，驅(qū)動軸6自該狀態(tài)順時針回轉(zhuǎn)90°后的狀態(tài)為圖3B，再往前轉(zhuǎn)動180°則到圖3D的狀態(tài)。從圖3D再轉(zhuǎn)90°則返回到最初的圖3A的狀態(tài)。這樣，隨著驅(qū)動軸6的回轉(zhuǎn)的進(jìn)行，工作室18的容積就被縮小，由于排出孔10由排出閥11封閉著，因此工作流體的壓縮作用就被實(shí)現(xiàn)了。而且當(dāng)工作室17內(nèi)的壓力高于外部的排出壓力時，由于壓力差排出閥11就自動打開，被壓縮工作氣體通過排出孔10被排出。從吸入終了(壓縮開始)到排出終了的軸回轉(zhuǎn)角為360°(比180°大)，在壓縮排出的各行程被實(shí)施期間，下一吸入行程就被準(zhǔn)備，排出終了時就是下一次壓縮開始。在該實(shí)施形態(tài)下吸入過程的工作室和壓縮(排出)過程的工作室鄰接。像這樣，由于進(jìn)行連續(xù)的壓縮作業(yè)的工作室在位于置換器5中心部的驅(qū)動軸承5a的周圍被幾乎等間距地分散配設(shè)，各工作室分別錯開相位進(jìn)行壓縮，所以軸扭矩的變動及突出氣體的壓力波動非常小，因而可以降低起因于此的振動、噪音。
另外圖3c的工作室17的反時針方向鄰接的工作室在該狀態(tài)下處于吸入過程，但當(dāng)進(jìn)入圖3D的狀態(tài)時，原為1個的工作室被分?jǐn)酁?個，被從各自的排出口排出，這一點(diǎn)也是本實(shí)施態(tài)下容積型流體機(jī)械的特征。與被分?jǐn)嗟牧肯嗟鹊墓ぷ髁黧w由順時針方向鄰接的工作室供給。
如以上說明所述，形成連續(xù)的壓縮動作的工作室被幾乎等間距分散配設(shè)在位于旋轉(zhuǎn)活塞5中心的驅(qū)動軸軸承5a周圍，各工作室分別錯開相位進(jìn)行壓縮。即雖然著眼于一個空間時，從吸入到排出軸回轉(zhuǎn)角為360°，但在本實(shí)施形態(tài)下形成有3個工作室，由于它們錯開120°相位進(jìn)行排出，所以作為壓縮機(jī)，在其軸回轉(zhuǎn)角360°期間就要排出3次冷媒。這樣，能夠使冷媒的排出波動小這一點(diǎn)是往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式及蝸輪式所沒有的。當(dāng)把壓縮作業(yè)終了的瞬間的空間(由接點(diǎn)a和b包圍空間)作為一個空間看時，由于在任何壓縮機(jī)動作狀態(tài)下也是設(shè)計成構(gòu)成吸入行程的空間和構(gòu)成壓縮行程的空間可以相互交替，因此，可以在壓縮行程的終了的瞬間立即向下一次壓縮形成進(jìn)行從而可以順暢、連續(xù)地壓縮流體。
另外，上述文獻(xiàn)1及2所示的容積型流體機(jī)械存在如下一個期間，即吸入孔和排出孔介于由置換器和外殼包圍的1個空間而連通的期間。該連通器間對吸入壓縮(排出)無實(shí)質(zhì)性幫助，是無用的。在本實(shí)施形態(tài)下的容積型流體機(jī)械中，不存在上述文獻(xiàn)1及文獻(xiàn)2可看到的連通期間，任何空間都作為工作室而起作用，從而可以形成高效率的容積流體機(jī)械。
下面利用圖4～圖8就作為發(fā)明的特征，有效密封置換器和段板間間隙(軸向間隙)的方法進(jìn)行說明。圖4為本發(fā)明所述的置換器5的平面圖，圖5為圖4的V-V斷面圖，圖6所述的與置換器相咬合的外殼4的單面圖，圖7為圖6的VII-VII斷面圖，圖8顯示本發(fā)明所述的置換器的端面部的油膜形成說明圖。
在圖中，外殼4的高度尺寸為H，置換器5的高度尺寸h被設(shè)定為比該尺寸H稍小一點(diǎn)(10μm的程度)的值。這些尺寸可以由一般的平面研磨比較容易地實(shí)現(xiàn)高精度加工，從而置換器5和段板間的間隙(軸向間隙)被控制為非常小的值(5μm左右)。在置換器5的兩端部設(shè)有由自中心部軸承5a向外周端附近彎曲延伸的3個淺槽(槽深0.5左右)構(gòu)成的油槽5b。這些油槽5b如圖3的壓縮作業(yè)原理圖可知的，以包圍處于高壓的各工作室17的方式被配設(shè)。軸向間隙的密封作用如下進(jìn)行。
利用由驅(qū)動軸6的回轉(zhuǎn)帶來的離心泵作用被抽到密閉容器3底部的潤滑油14，通過給油孔6b被供給到軸承等各個滑動部，但其中被供給到置換器5中心部軸承5a的油到達(dá)軸承端部，從那里如圖8實(shí)線箭頭所示，通過各個油槽5b被供給到置換器5的外周端。另外在途中，由于潤滑油14變成了高壓(排出壓)所以由于其和外殼4內(nèi)的低壓部的壓力差而如虛線箭頭所示移動從而在置換器5的兩端面部同樣地形成油膜(點(diǎn)畫線箭頭表示供給到軸承5b的潤滑油14直接向外殼4內(nèi)的低壓部移動的線路)。這樣油的密封作用被有效地發(fā)揮，由于外殼4內(nèi)部的(壓縮)工作室和吸收室的壓力差在置換器和端板間的間隙(軸向間隙)發(fā)生的工作氣體的內(nèi)部泄漏被大幅降低，所以可以提供高性能的旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械。并且，進(jìn)入工作室及吸入室內(nèi)的油對圖3中以記號a、b、c、d、e、f表示的外殼4與置換器5相咬合的接點(diǎn)部的間隙(徑向間隙)的密封作用也發(fā)生了有效功能，可以有助于工作氣體的內(nèi)部泄漏的降低。另外油槽5b的數(shù)量和形狀并不限于上述實(shí)施形態(tài)，考慮壓縮機(jī)的工作條件、密封作用所需的油量，滑動部的潤滑所需油量等的基礎(chǔ)上可任意設(shè)計，例如，由于可以容易地實(shí)現(xiàn)從性能及可靠性方面最適合的潤滑油結(jié)構(gòu)，因此可以大幅度擴(kuò)大機(jī)械設(shè)計的自由度。
圖9是本發(fā)明的另一實(shí)施形態(tài)涉及的密閉型壓縮機(jī)的主要部分縱斷面圖，圖10是圖9中的置換器的平面圖。在此與圖1、圖2使用了同一符號的為同一部件，起同一作用。在圖中，21為固定在副軸承8的端板上的給油管，一端開口于密閉容器3底部的潤滑油14中，另一端連接在設(shè)于副軸承端板上的給油孔8b上，開口于置換器5的貫通孔5c上。在置換器5的兩端面部設(shè)有自該貫通孔5c到外周端附近彎曲延伸的3個油槽5b。利用這樣的結(jié)構(gòu)，潤滑油14利用壓差通過給油管21被供給到貫通孔5c及油槽5b內(nèi)，與前述實(shí)施形態(tài)一樣在置換器5的兩端面部同樣地形成油膜，因此大幅降低了在軸向間隙產(chǎn)生的工作氣體的內(nèi)部泄漏。在該實(shí)施形態(tài)下，獨(dú)立于驅(qū)動軸6的給油泵作用之外，設(shè)有向置換器5端面部供油的油供給路線，因此可以在不對軸承等滑動部的給油產(chǎn)生影響的情況下，容易地增加向置換器的給油量，從而更加提高壓縮機(jī)的可靠性。
圖11為本發(fā)明的另外實(shí)施形態(tài)所述的密閉型壓縮機(jī)的主要部分的縱斷面圖，圖12為圖11中的XII-XII橫斷面圖。在圖中，22為主軸承7及副軸承8上的置換器5滑動的端板面上形成的油槽，無論置換器5處于怎樣的回轉(zhuǎn)角位置，該油槽的一端總是與置換器5的貫通孔5c連通，如圖12所示，該油槽22總是位于點(diǎn)畫線所示的置換器5的內(nèi)部。利用這一結(jié)構(gòu)，潤滑油14通過給油管21、貫通孔5c被供給到油槽22內(nèi)，與圖9所示的實(shí)施形態(tài)一樣，通過該油槽22，油膜被同樣地形成于置換器5的兩端面上，具有同樣的效果。這樣油槽可在(置換器)和固定部件(軸承端板)的任何一側(cè)都可以形成，因而可以擴(kuò)大其設(shè)計的自由度。
圖13為本發(fā)明的另一其他實(shí)施形態(tài)涉及的密閉型壓縮機(jī)的縱斷面圖。該實(shí)施形態(tài)是把本發(fā)明應(yīng)用于臥式壓縮機(jī)的情況。圖中，23是封閉外殼4的端面開口的前擋頭，吸入孔9和排出孔10被做成一體，以謀求結(jié)構(gòu)的簡化。24為覆蓋前擋頭23端面的擋頭蓋。25為支撐電動部件2側(cè)的驅(qū)動軸6的端部的輔助軸承，由機(jī)架26固定在密閉容器3上。27為一密封輔助軸承25軸端的形式而被安裝的給油管，其一端開口于潤滑油14中。
利用該結(jié)構(gòu)，驅(qū)動軸6回轉(zhuǎn)，用旋轉(zhuǎn)形壓縮部件1進(jìn)行壓縮作業(yè)，同時，利用排出壓力和吸入壓力壓差密閉容器3底部的潤滑油14通過給油管27進(jìn)入輔助軸承25，進(jìn)而通過貫通驅(qū)動軸6的給油孔6b被供給到各軸承滑動部。供給到置換器5的中心部的軸承5a的油到達(dá)軸承端部，與圖1～圖8所示的實(shí)施形態(tài)同樣通過油槽5b在置換器5的兩端面部同樣地形成油膜，所以可以提供通過軸向間隙發(fā)生的工作氣體的內(nèi)部泄漏被大幅降低的，高性能的旋轉(zhuǎn)形流體機(jī)械。
以上的實(shí)施形態(tài)就密閉容器3內(nèi)的壓力為高壓(排出壓力)形的密閉型壓縮機(jī)進(jìn)行了說明。作為高壓型有如下優(yōu)點(diǎn)。
(1)吸入管直接連接在旋轉(zhuǎn)型壓縮部件上，所以吸入氣體的加熱體積小，可以提高體積效率。
(2)由于在密閉容器內(nèi)含在排出氣體中的油分的大部分被分離，所以冷凍周期中的油循環(huán)量少，可以提高冷凍周期及熱交換器的效率。
(3)由于潤滑油處于高壓狀態(tài)，所以容易通過各滑動部的間隙把油供給到工作室內(nèi)，可以提高滑動部的潤滑性。
下面就密閉容器3內(nèi)的壓力為低壓(吸入壓力)型的情況進(jìn)行說明。圖14是把本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)所述的旋轉(zhuǎn)性流體機(jī)械作為壓縮機(jī)使用的低壓(吸入壓)型壓縮機(jī)縱斷面圖，相當(dāng)于圖15中的XIV-XIV斷面。圖15為圖14中的XV-XV橫斷面，圖16為本發(fā)明中的，置換器的平面圖，圖17為圖16中的XVII-XVII的斷面圖，在圖中，與前述圖1～圖8符號相同的為相同的部件，其相同的作用。在低壓型中，一體地設(shè)于副軸承8上的排出室8a被由排出蓋13區(qū)分為密閉容器3內(nèi)的壓力(吸入壓力)，排出室內(nèi)的工作氣體由排出管16直接流出外部。7b為以貫通主軸承7的端板的形式形成氣體逃逸孔。旋轉(zhuǎn)型壓縮部件1的工作原理等與簽署高壓(排出壓力)型同樣。工作氣體的流動如圖中箭頭所示，通過吸入管15由密閉容器3進(jìn)入吸入室7a的工作氣體，通過主軸承7的端板上形成的吸入孔9進(jìn)入旋轉(zhuǎn)型壓縮部件1，在此，通過驅(qū)動軸6的回轉(zhuǎn)置換器5作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使工作室17的容積縮小，從而被壓縮。被壓縮的工作氣體通過形成于副軸承的端板上的排出孔10，將排出閥11抬起，進(jìn)入密封的排出室8a內(nèi)，經(jīng)由連接在該密封器3上的排出管16流出外部。
在低壓型中，由于不能象高壓型那樣以壓差供給潤滑油，所以如何在置換器5斷面的軸向間隙穩(wěn)定地保持油膜就很重要。本發(fā)明中的置換器5如圖16和圖17所示在兩端面的大部分區(qū)域(相當(dāng)于置換器外周的輪廓形狀留下任意的密封寬度后的區(qū)域，密封寬度比旋轉(zhuǎn)半徑ε的2倍小的值)形成由深0.5左右的凹坑構(gòu)成的積油槽28，該積油槽28與置換器5中心部的軸承5a連接。因此利用驅(qū)動軸6的回轉(zhuǎn)引起的離心泵作用被吸入的密閉容器3底部的潤滑油14經(jīng)給油孔6b被供給到軸承等各滑動部，自置換器5的中心部的軸承5a流入油槽28，使油經(jīng)常保持在置換器5的端面部，所以通過置換器5的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動在兩端面部的軸向間隙油膜被形成。這樣油的密封作用就起作用，外殼4內(nèi)部由于(壓縮)工作室和吸入室的壓差而引起的端板間的間隙(軸向間隙)發(fā)生的工作氣體的內(nèi)部泄漏就被減少，從而可以提供高性能的旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械。由于該積油槽28如圖15所示，與各吸入孔9間斷地連通，因此適量的潤滑油被從吸入側(cè)供給到工作室17內(nèi)，從而提高了外殼4和置換器5的咬合接點(diǎn)部的間隙(徑向間隙)的密封作用，從而可以降低在此處發(fā)生的工作氣體的內(nèi)部泄漏。假如當(dāng)工作氣體漏入積油槽28內(nèi)時，則逃逸孔7b把漏入的工作氣體排除到低壓空間，其中逃逸孔7b以貫通主軸承7的端板的形式而形成，因而防止了因氣體流入而使軸承滑動部的潤滑油降低這一問題。
這種低壓型的優(yōu)點(diǎn)如下。
(1)因?yàn)橛杀粔嚎s的高溫工作氣體而進(jìn)行的電動部件2的加熱少，所以定子2a，回轉(zhuǎn)子2b的溫度降低，電機(jī)效率提高，從而可以謀求性能提高。
(2)在與氟隆等潤滑油12有相容性的工作流體中，由于壓力低，溶于潤滑油15中的工作氣體的比例就小，就不易在軸承等處發(fā)生油的發(fā)泡現(xiàn)象。從而可以提高其可靠性。
(3)可以使密閉容器3的耐壓降低規(guī)格，從而使其壁薄質(zhì)量輕。
以上說明了利用潤滑油的密封作用降低旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械內(nèi)部泄漏的實(shí)施形態(tài)，但降低內(nèi)部泄漏也可以通過配設(shè)適當(dāng)?shù)拿芊獠考韺?shí)現(xiàn)。
圖18是把本發(fā)明的另一個實(shí)施形態(tài)中的旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械作為壓縮機(jī)用的低壓(吸入壓)式壓縮機(jī)主要部件縱斷面圖，圖19是本發(fā)明中的置換器的平面圖。圖20是圖19中的XX-XX斷面圖。在圖中29是嵌入形成于置換器5的兩端面部的槽中的密封部件，由配設(shè)在軸承部5a周圍的圓環(huán)形密封部件和包圍著高壓工作室的形式配設(shè)的C形狀密封部件的2種的密封部件構(gòu)成。這些密封部件由例如四氟乙烯樹脂材料為主要成份的摩擦系數(shù)小、自潤滑性、耐油性耐熱性優(yōu)良的合成樹脂材料支撐。29a為與密封部件29的側(cè)面部和底部形成一體的凸部，為了做出作為高壓工作流體的導(dǎo)入路徑的間隙，設(shè)在多個部位。以圖21說明該密封部件對軸方向間隙的密封動作。當(dāng)C形狀密封部件29的內(nèi)側(cè)的工作室17的壓力上升時，正如虛線箭頭所示，通過密封部件29的凸部29a的周圍間隙，壓力作用在凸部29a被形成的面上。由該氣體壓力引起的如實(shí)線箭頭所示的力作用于密封部件29上，將向低壓側(cè)泄漏的路徑遮斷，因此自軸方向間隙發(fā)生的工作氣體的內(nèi)部泄漏被大幅地降低，從而可以提供高性能旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械，另外由于圓環(huán)密封部件29防止了氣體向軸承滑動部的流入，從而不會出現(xiàn)潤滑油降低的問題。
另外，也可以配設(shè)彈簧等拉伸裝置以取代凸部29。
以上，就同一平面上有3個工作室的旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于此，可以擴(kuò)張到工作室的數(shù)量為2個以上N個旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械。(N值實(shí)用上8～10以下)。當(dāng)工作室數(shù)增多時有以下優(yōu)點(diǎn)。(1)扭矩變動減小，振動噪音降低。(2)動力缸以同以外徑來比較時，為了確保相同吸入容積Vs，則動力缸高度就可以降低壓縮部件尺寸就可以小型化。(3)由于作用于旋轉(zhuǎn)活塞的自轉(zhuǎn)力矩會變小，所以就可以減小旋轉(zhuǎn)活塞和油缸的滑動部的機(jī)械摩擦損失，同時提高其可靠性。(4)吸入排出配管內(nèi)的壓力波動減小，可以謀求進(jìn)一步的低振動、低噪音化。因而，可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療及產(chǎn)業(yè)用要求的某種無波動的流體機(jī)械(壓縮機(jī)、泵)。
本發(fā)明的其他實(shí)施形態(tài)顯示于圖22中。圖22顯示應(yīng)用本發(fā)明旋轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)。其循環(huán)為可冷暖氣的熱力泵循環(huán)，如前述圖8說明的本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)30，室外交換器31、其風(fēng)扇31a膨脹閥32，室內(nèi)熱交換器33及其風(fēng)扇33a，四方閥34構(gòu)成。點(diǎn)畫線35為室外單元、36為室內(nèi)單元。旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)30如圖3工作原理所示的那樣工作，通過起動壓縮機(jī)在外殼4和置換器5之間進(jìn)行(例如氟隆HCFC22和R407C，R410A等)壓縮作用。
在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時，被壓縮的高溫高壓工作氣體如虛線箭頭所示，自排出管16通過四方閥34流入室外熱交換器31，利用風(fēng)扇31a的送風(fēng)作用放熱、液化，由膨脹閥32節(jié)流經(jīng)隔熱膨脹而變成低溫低壓，由室內(nèi)熱交換器33對室內(nèi)熱進(jìn)行吸熱并使其氣化后，經(jīng)吸入管15被吸入旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)30。另一方面在制暖的時候，如實(shí)線箭頭所示，與制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時反向流動，被壓縮的高溫高壓工作氣自排出管16經(jīng)四方閥34進(jìn)入室內(nèi)熱交換器33，利用風(fēng)扇33a的送風(fēng)作用向室內(nèi)放熱，液化，由膨脹閥32節(jié)流，經(jīng)隔熱膨脹而變成低溫低壓，用室外熱交換器33從外氣吸熱被氣化后經(jīng)吸入管15被吸入旋轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)30。
圖23顯示裝有本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)的冷凍系統(tǒng)。該循環(huán)為冷凍(冷室)專用的循環(huán)。圖中，37是凝縮器，37a為凝縮器風(fēng)扇，38為膨脹閥，39為蒸發(fā)器，39a為蒸發(fā)器風(fēng)扇。
通過起動旋轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)30，在動力缸4和旋轉(zhuǎn)活塞5之間進(jìn)行工作流體的壓縮作用，被壓縮的高溫高壓工作氣體如實(shí)線箭頭所示從排出管16進(jìn)入凝縮器37，利用風(fēng)扇37a的送風(fēng)作用放熱液化，由膨脹閥38節(jié)流經(jīng)隔熱膨脹而變成低溫低壓，由蒸發(fā)器39吸熱氣體化后，經(jīng)由管15被吸入旋轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)30。這里無論圖22和圖23都裝有本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)，所以可以得到能量效率優(yōu)良，低振動，低噪音可靠性高的冷凍空調(diào)系統(tǒng)。另外雖然在此作為旋轉(zhuǎn)型壓縮機(jī)30以高壓型為例進(jìn)行了說明，但低壓式也可以發(fā)揮同樣的機(jī)能，起到同樣的效果。
至此為止敘述的實(shí)施形態(tài)中，作為旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械以壓縮機(jī)為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明除此之外也可以應(yīng)用于泵，膨脹機(jī)，動力機(jī)械等。另外在本發(fā)明中，運(yùn)動形態(tài)為一側(cè)(外殼側(cè))固定，另一側(cè)(置換器一側(cè))不自轉(zhuǎn)而以幾乎一定的旋轉(zhuǎn)半徑進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動的形式，但也適用于相對而言與上述運(yùn)動等價的運(yùn)動形態(tài)的兩回轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械。
下面，用圖24及圖25說明置換器5的另一實(shí)施形態(tài)。
在圖5中，油槽5a以幾乎一定的寬度形成于置換器5上，但是，已經(jīng)判明由它形成于置換器5和端板之間的油膜是不均勻的。
用圖3說明。在圖3A中，如果我們著眼于密封點(diǎn)10兩側(cè)形成的工作室17，則可以知道自置換器5的前端外壁面至油槽的距離是有差別的。如果假定油槽5a內(nèi)的油壓及兩工作室17的壓力相同，則距油槽5a遠(yuǎn)的外壁面一側(cè)的置換器5的前端部表面上難以形成油膜。因此，在油膜不能形成的部分，在置換器5和端板間，金屬和金屬直接相互滑動，會成為燒傷、磨損的原因。
在圖24圖25所示的實(shí)施形態(tài)中，尤其是為了使置換器的部分外壁面和油槽5a距離t大致相等，把油槽5a擴(kuò)寬至比圖5所示的油槽5a寬而形成，其中此處的置換器的部分外壁面為直接感受由置換器5前端的壓縮而產(chǎn)生的壓力的部分，因此，在置換器5的表面上充分地形成油膜，前述問題被解決了。另外，由于與端板接觸的置換器5的表面積減少，因而可以減少滑動損失。
如以上詳細(xì)說明所述，本發(fā)明在把外殼內(nèi)部劃分成多個高壓工作室和低壓工作室的置換器上設(shè)有油保持機(jī)構(gòu)或者密封機(jī)構(gòu)，利用這種結(jié)構(gòu)可以得到有效地密封置換器滑動部的軸向間隙，降低流體的內(nèi)部泄漏的高性能的旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械。同時通過將這樣的旋轉(zhuǎn)型流體機(jī)械用于冷凍循環(huán)系統(tǒng)，可以得到能量效率優(yōu)良，可靠性高的冷凍空調(diào)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種容積型流體機(jī)械，包括；配置于端板間的置換器和動力缸，當(dāng)使前述置換器中心和前述動力缸中心重疊上時，由前述置換器外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成一個空間，當(dāng)使前述置換器置于旋轉(zhuǎn)位置時，由前述置換器的外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成多個空間，該容積型流體機(jī)械上具有把油保持在前述置換器和前述端板間的油保持機(jī)構(gòu)。
2.一種容積型流體機(jī)械，在端板間具有動力缸和置換器，其中動力缸具有由平面形狀連續(xù)的曲線構(gòu)成的內(nèi)壁，而置換器具有設(shè)置成與該動力缸內(nèi)壁相對的外壁，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，由前述內(nèi)壁和該外壁及前述端板形成多個空間；該容積型流體機(jī)械上具有把油保持在前述置換器和前述端板間的油保持機(jī)構(gòu)。
3.一種容積型流體機(jī)械，包括配置于端板間的置換器和動力缸，當(dāng)使前述置換器中心和前述動力缸中心重疊上時，由前述置換器外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成一個空間，當(dāng)使前述置換器置于旋轉(zhuǎn)位置時，由前述置換器的外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成多個空間，該容積型流體機(jī)械上具有把油保持在前述置換器和前述端板間的油保持機(jī)構(gòu)。
4.一種容積型流體機(jī)械，包括配置于端板間的置換器和動力缸，當(dāng)使前述置換器中心和前述動力缸中心重疊上時，由前述置換器外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成一個空間，當(dāng)使前述置換器置于旋轉(zhuǎn)位置時，由前述置換器的外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成多個空間，該容積型流體機(jī)械上具有把油保持在前述置換器端面部的油保持機(jī)構(gòu)。
5.一種容積型流體機(jī)械，在端板間具有動力缸和置換器，其中動力缸具有由平面形狀連續(xù)的曲線構(gòu)成的內(nèi)壁，而置換器具有設(shè)置成與該動力缸內(nèi)壁相對的外壁，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，由前述內(nèi)壁及前述外壁和前述端板形成多個空間；該容積型流體機(jī)械上具有向前述置換器端面部供給油的油供給機(jī)構(gòu)。
6.一種容積型流體機(jī)械，包括配置于端板間的置換器和動力缸，當(dāng)使前述置換器中心和前述動力缸中心重疊上時，由前述置換器外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成一個空間，當(dāng)使前述置換器置于旋轉(zhuǎn)位置時由前述置換器的外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成多個空間，該容積型流體機(jī)械上具有向前述置換器端面部供給油的油供給機(jī)構(gòu)。
7.一種容積型流體機(jī)械，在端板間具有動力缸和置換器，其中動力缸具有由平面形狀連續(xù)的曲線構(gòu)成的內(nèi)壁，而置換器具有設(shè)置成與該動力缸內(nèi)壁相對的外壁，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，由前述內(nèi)壁及前述外壁和前述端板形成多個空間；該容積型流體機(jī)械上具有把油保持在前述置換器滑動的端面部的油保持機(jī)構(gòu)。
8.一種容積型流體機(jī)械，包括配置于端板間的置換器和動力缸，當(dāng)使前述置換器中心和前述動力缸中心重疊上時，由前述置換器外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成一個空間，當(dāng)使前述置換器置于旋轉(zhuǎn)位置時，由前述置換器的外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成多個空間，該容積型流體機(jī)械上，具有在前述置換器端面部上劃分為高壓工作室和低壓工作室的密封機(jī)構(gòu)。
9.一種容積型流體機(jī)械，在端板間具有動力缸和置換器，其中動力缸具有由平面形狀連續(xù)的曲線構(gòu)成的內(nèi)壁，而置換器具有設(shè)置成與該動力缸內(nèi)壁相對的外壁，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，由前述內(nèi)壁和該外壁及前述端板形成多個空間；該容積型流體機(jī)械上具有在前述置換器端面部上劃分為高壓工作室和低壓工作室的密封機(jī)構(gòu)。
10.一種容積型流體機(jī)械，包括配置于端板間的置換器和動力缸，當(dāng)使前述置換器中心和前述動力缸中心重疊上時，由前述置換器外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成一個空間，當(dāng)使前述置換器置于旋轉(zhuǎn)位置時，由前述置換器的外壁面和前述動力缸的內(nèi)壁面形成多個空間，該容積型流體機(jī)械上具有在前述置換器端面部上劃分為高壓工作室和低壓工作室的密封機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種容積型流體機(jī)械,在吸入工作流體的外殼內(nèi),使置換器進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動,從而進(jìn)行工作流體的吸入和排出,通過在其置換器兩端面部配設(shè)油保持機(jī)構(gòu)或密封部件,可以有效地密封置換器端面的軸向間隙,降低泄漏損失,從而謀求高性能及高可靠度。
文檔編號F01C1/04GK1178872SQ9711965
公開日1998年4月15日 申請日期1997年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月20日
發(fā)明者香曽我部弘勝, 竹林昌寬, 三津谷俊一, 畠裕章, 大島健一, 大靖浩 申請人:株式會社日立制作所