CN105637221A - 涡旋型流体设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种能同时实现静音性和小型化的涡旋型流体设备。涡旋型流体设备(1)具有定涡盘(4)以及绕定涡盘(4)的轴心进行公转回旋运动的动涡盘(7)。在此，使动涡盘(7)的涡盘环绕件(5)的基础圆中心与形成在用于立设动涡盘(7)的涡盘环绕件(5)的底板(6)上的轴承部(6a)(轴承(23))的中心对齐，使底板(6)的中心相对于基础圆中心及轴承部(6a)的中心错开。此外，使对涡盘环绕件(2、5)进行收容的环绕件外壳(81)的中心轴与对可动侧底板(6)进行收容的底板外壳(82)的中心轴对应于基础圆中心的错开而错开，且使环绕件外壳(81)的直径小于底板外壳(82)的直径。

Description

涡旋型流体设备
技术领域
本发明涉及一种涡旋型流体设备，该涡旋型流体设备具有定涡盘和绕所述定涡盘的轴心进行公转旋回运动的动涡盘。
背景技术
在专利文献1中公开了一种涡旋型压缩机，该涡旋型压缩机将立设在动涡盘的基端壁上的涡卷部的末端部从基端壁的周缘向内侧拉入并与该基端壁的周缘分开，且在定涡盘侧的固定部位处呈环状地设置作为动涡盘的周缘部的滑动接触对象的滑动接触台阶，滑动接触台阶的内周半径R2设定得比动涡盘的基端壁的半径R1与公转半径r0之差要大，且比上述基端壁的半径R1与公转半径R0之和要小，在动涡盘的基端壁的周缘部与滑动接触台阶之间设定随着动涡盘的公转相互仅有一部分发生重合的滑动接触关系。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利实公平6-43511号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，当在动涡盘中构成为底板中心、环绕件的基础圆中心、设于底板的轴承部的中心全部对齐的情况下，动涡盘的回旋运动具有高稳定性而成为静音性高的涡旋型流体设备。
但是，在上述结构的涡旋型流体设备中，动涡盘进行回旋运动的空间会朝径向变大，为了确保上述空间，使对动涡盘进行收容的外壳的外径变大，从而会导致涡旋型流体设备大型化。
对此，通过使动涡盘的环绕件的基础圆中心相对于底板中心及轴承部的中心错开，能缩小动涡盘(底板)的直径，藉此，能缩小外壳的外径(使涡旋型流体设备小型化)。
但是，若动涡盘的环绕件的基础圆中心相对于底板中心及轴承部的中心错开，则动涡盘的回旋运动会变得不稳定，从而会导致噪音变大。
因而，本发明的目的是提供一种能够同时实现静音性和小型化的涡旋型流体设备。
解决技术问题所采用的技术方案
为了实现上述目的，本发明的涡旋型流体设备使动涡盘的涡盘环绕件的基础圆中心与形成在用于立设动涡盘的涡盘环绕件的底板上的轴承部的中心对齐，使所述底板的中心相对于所述基础圆中心以及所述轴承部的中心错开，并且使对涡盘环绕件进行收容的环绕件外壳的中心轴与对所述动涡盘的底板进行收容的底板外壳的中心轴错开，且使所述环绕件外壳的直径小于所述底板外壳的直径。
发明效果
根据本发明的涡旋型流体设备，通过使基础圆中心及轴承部的中心对齐，使得回旋运动稳定化，另一方面，通过使底板的中心与轴承部的中心错开，与使底板的中心与基础圆中心对齐的情况相比，能缩小底板的直径，此外，由于使环绕件外壳的中心轴与底板外壳的中心轴错开，且使环绕件外壳的直径小于底板外壳的直径，因此，能尽可能地缩小外壳的外径，并能同时实现静音性和小型化。
附图说明
图1是本发明实施方式的涡旋型压缩机的剖视图。
图2是本发明实施方式的涡旋型压缩机的剖视图。
图3是本发明实施方式的涡旋型压缩机的外观立体图。
图4是表示本发明实施方式的涡旋型压缩机中的基础圆中心与底板的中心之间相互关系的图。
图5是用于说明本发明实施方式的主外壳的结构以及尺寸关系的图。
图6是表示本发明实施方式中的(i)动涡盘环绕件的重心与轴承中心间的偏移量(日文：ずれ量)和(ii)是否有错开之间的关系的图。
图7是对本发明实施方式的对称涡盘与不对称涡盘进行例示的图。
图8是表示本发明实施方式的不对称涡盘的相位角与动涡盘环绕件的重心之间的相互关系的图。
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
图1至图3是表示作为本发明的涡旋型流体设备的一例的涡旋型压缩机的剖视图。
该图1所示的涡旋型压缩机1例如是被用作车辆空调用的压缩机，具有：定涡盘4，该定涡盘4在固定侧底板3上立设有定涡盘环绕件2；以及动涡盘7，该动涡盘7在可动侧底板6上立设有与定涡盘环绕件2卡合的动涡盘环绕件5。
动涡盘7因自身在自转受到阻止的状态下绕定涡盘4的轴心进行公转回旋运动，而使形成在两个涡盘环绕件2、5间的流体槽向中央部移动，使流体槽的容积缩小来进行压缩动作。
两个涡盘环绕件2、5例如由圆的渐开曲线形成。
定涡盘4是通过未图示的紧固螺栓连接固定于主外壳8。
在定涡盘4的径向中央部上设有排出孔11，通过排出孔11排出的压缩流体从形成于主外壳8内的排出室12经由排出端口13向外部回路送出。
在主外壳8的外周上，被压缩流体被从与所述排出端口13并排设置的吸入端口10吸入至吸入室14，以供定涡盘4和动涡盘7进行压缩动作。
动涡盘7通过具有曲柄部15的主轴16驱动而旋转。
主轴16在前壳17内插通，并且通过从作为外部驱动源的例如车辆的发动机(未图示)传递来的驱动力驱动而发生旋转。
从曲柄部15的大径部20突出设置的偏心销21能自由相对旋转地嵌插在偏心旋转辊22内，且偏心旋转辊22通过轴承23配置于动涡盘7的背面侧。
在动涡盘7的可动侧底板6上形成有能与所述轴承23嵌合的有底筒状的轴承部6a。
此外，因主轴16的曲柄部15的旋转，经由偏心旋转辊22使动涡盘7回旋。
此外，涡旋型压缩机1包括平衡配重24以及用于阻止动涡盘7自转的球连结器25。
在上述涡旋型压缩机1的动涡盘7中，形成为使动涡盘环绕件5的基础圆中心与可动侧底板6的轴承部6a(轴承23)的中心对齐，另一方面，使圆盘状的可动侧底板6的中心相对于动涡盘环绕件5的基础圆中心(以及轴承部6a的中心)偏移。
即，将可动侧底板6的中心相对于动涡盘环绕件5的基础圆中心朝动涡盘环绕件5的末端部5b(外周侧端部、卷绕结束端部)方向偏心。
如上所述，通过使动涡盘环绕件5的基础圆中心与可动侧底板6的中心错开，与使动涡盘环绕件5的基础圆中心与可动侧底板6的中心对齐的情况相比，能减小可动侧底板6的直径。
图4是用于对因是否有偏移而带来的底板的直径上的不同进行说明的图。
当使动涡盘环绕件5的基础圆中心K1与可动侧底板6的中心K2对齐的情况(没有错开的情况)下，若在压缩机开始时，以在动涡盘环绕件5的末端部5b内侧形成密闭空间的方式设定可动侧底板6的直径，则在夹着基础圆中心K1与末端部5b相对的一侧上，从可动侧底板6的中心到最外侧的动涡盘环绕件5为止的距离比末端部5b短，因此，可动侧底板6的周缘部成为多余壁部(日文：駄肉部)。在此，当从基础圆中心K1到动涡盘环绕件5的末端部5b为止的距离设为a时，则可动侧底板6的半径为a。
与此相对的是，当使可动侧底板6的中心K2相对于基础圆中心K1朝动涡盘环绕件5的末端部5b方向偏心的情况(有错位的情况)下，能够使可动侧底板6的半径缩小与可动侧底板6的中心K2靠近动涡盘环绕件5的末端部5b的量相当的量。换言之，可动侧底板6的半径比所述距离a缩短与错开的量相当的量，且可动侧底板6朝动涡盘环绕件5的末端部5b方向缩小，从而能使多余壁部分减小。
另外，可动侧底板6的中心K2相对于基础圆中心K1的错开量以回旋半径R0的一半为上限。同样地，通过使固定侧底板3的中心J2相对于定涡盘环绕件2的基础圆中心J1朝定涡盘环绕件2的末端部的方向偏心，能减小在夹着基础圆中心而与定涡盘环绕件2的末端部相对一侧的多余壁部分缩小，以减小固定侧底板3的直径。
此外，如图5所示，主外壳8由环绕件外壳81和底板外壳82构成，其中，上述环绕件外壳81对定涡盘环绕件2以及动涡盘环绕件5进行收容，底板外壳82对可动侧底板6进行收容。使环绕件外壳81的中心轴与底板外壳82的中心轴在基础圆中心K1的错开方向上错开，且使环绕件外壳81的外径D1(内径d1)小于底板外壳82的外径D2(内径d2)。
换言之，通过使环绕件外壳81的中心轴与底板外壳82的中心轴错开，从而能将环绕件外壳81形成为足以对定涡盘环绕件2进行收容的最小限度的内径，并且能将底板外壳82形成为足以对可动侧底板6进行收容的最小限度的内径。
即，在使动涡盘环绕件5的基础圆中心与可动侧底板6的中心错开的结构中，若使环绕件81的中心轴与底板外壳82的中心轴对齐，则需要使环绕件外壳81的外径D1(内径d1)或使底板外壳82的外径D2(内径d2)无谓地变大，但若通过使环绕件外壳81的中心轴与底板外壳82的中心轴对应于基础圆中心的错开而错开，则能尽可能地减小环绕件外壳81以及底板外壳82的直径。
另外，在本实施方式中，虽然底板外壳82一体地形成用于开设安装螺栓用的通孔83的安装用凸缘部84，但显然不限定于上述结构，能将底板外壳82以外径D2形成为大致相同的形状。
此外，在本实施方式中，在环绕件外壳81的包围动涡盘环绕件5的内周面上形成有凹陷部8a，该凹陷部8a在动涡盘环绕件5的末端部5b随着动涡盘环绕件5的回旋运动而位于最外侧的位置时构成动涡盘环绕件5的末端部5b的移动空间，在环绕件外壳81的外周上形成有凸部(突出部)8b，该凸部8b在与所述凹陷部8a对应的部分处朝外侧隆起而形成的。即，为了在凹陷部8a的部分处也具有与其它部分相同的壁厚，使凹陷部8a的部分朝向外侧突出。
如上所述，只要利用凹陷部8a及凸部8b使环绕件外壳81的中空部的一部分扩大，就能够在尽可能地减小环绕件外壳81的外径的同时，确保能使动涡盘环绕件进行回旋运动的空间容积。
此外，由于动涡盘环绕件5的基础圆中心与可动侧底板6的轴承部6a(轴承23)的中心对齐，因此，动涡盘7的回旋转动稳定且能够降低噪音。
即，若动涡盘7的重心与可动侧底板6的轴承部6a(轴承23)的中心间的偏移较大，则在动涡盘7上会产生自转力矩，而使得动涡盘7的回旋运动变得不稳定。
在此，使动涡盘环绕件5的基础圆中心与可动侧底板6的轴承部6a(轴承23)的中心对齐，且使可动侧底板6的中心相对于动涡盘环绕件5的基础圆中心及可动侧底板6的轴承部6a的中心错开的情况(参照图6(B))，与使动涡盘环绕件5的基础圆中心、可动侧底板6的轴承部6a(轴承23)的中心以及可动侧底板6的中心全部对齐的情况(参照图6(A))相比，能使动涡盘7的重心靠近可动侧底板6的轴承部6a(轴承23)的中心，减小自转力矩而使动涡盘7的回旋运动更稳定。
如上所述，使动涡盘环绕件5的基础圆中心与可动侧底板6的轴承部6a(轴承23)的中心对齐，另一方面，通过使动涡盘环绕件5的基础圆中心K1(及轴承部6a的中心)与可动侧底板6的中心K2错开，能在高阶地同时实现静音性和小型化。
然而，作为涡盘环绕件，除了能采用如图7(A)所示使动涡盘环绕件5的卷绕角度与定涡盘环绕件2的卷绕角度大致相同的对称涡盘之外，还能采用如图7(B)所示使动涡盘环绕件5的卷绕角度与定涡盘环绕件2的卷绕角度存在差异的不对称涡盘。
在图7(B)所示的不对称涡盘中，动涡盘环绕件5的卷绕起始位置5a与定涡盘环绕件2的卷绕起始位置2a对称地相差180度，而将动涡盘环绕件5的卷绕结束位置(末端部5b)与定涡盘环绕件2的卷绕结束位置2b设定为大致相同的相位，使得定涡盘环绕件2多卷绕了180度。
通过采用不对称涡盘，能增加定涡盘环绕件2的卷绕数以增加压缩机的容积。
此外，在图7(B)所示的例子中，使不对称涡盘的动涡盘环绕件5与定涡盘环绕件2的相对相位(以下称为相位角)设为180度，但通过设定上述相位角，能使动涡盘7的重心与可动侧底板6的轴承部6a(轴承23)的中心的偏移进一步缩小，从而能提高动涡盘7的回旋运动的稳定性。
图8示出了相对于相位角度的变化，动涡盘7的重心位置所发生的变化以及重心位置与轴承23的中心间的偏移所发生的变化的一例。
另外，动涡盘7的重心位置相对于相位角度的变化所发生的变化分解为图7(A)所示的X轴方向和Y轴方向进行描述。此外，图8所示的特性存在会根据涡盘的参数变化而发生变化的情况。
如图8所示，通过使不对称涡盘的相位角变化，动涡盘7的重心位置发生变化，随着上述重心位置的变化，会导致重心位置与轴承的中心间的偏移量发生变化。
因而，通过选择不对称涡盘的相位角，能在实现容积增加的同时，缩小重心位置与轴承23的中心间的偏移量，从而能提高动涡盘7的回旋运动的稳定性。
在图8所示的例子中，将相位角设为70度左右时，重心位置与轴承23的中心间的偏移量最小，动涡盘7的回旋运动的稳定性会最高。
在此，重心位置与轴承23的中心间的偏移量为最小的相位角可能会根据涡盘的参数而发生变化，此外，考虑到存在通过不对称涡盘来增加容积的要求，作为既增加容积又能充分实现重心平衡的相位角，较为理想的是，选择50度至140度的范围内的相位角。
以上，参照优选的实施方式对本发明的内容进行了具体说明，但对于本领域技术人员来说，能根据本发明的基本技术思想及启示采用各种变形方式，这是不言自明的。
例如，除了上述涡旋型压缩机1之外，也能将通过使动涡盘环绕件基础圆中心与可动侧底板的轴承部(轴承)的中心对齐，且使可动侧底板的中心相对于动涡盘环绕件的基础圆中心(及轴承部的中心)偏移的方式形成的涡旋型流体设备用作涡旋型膨胀器。
此外，不限定为将排出端口13、吸入端口10并排设置在主外壳8的外周的结构，例如，也能形成为将吸入端口10沿着主轴的轴向设置的结构。
此外，作为环绕曲线，除了能采用渐开曲线之外，还能采用阿基米德曲线、代数螺旋曲线或是上述两个以上的组合。
符号说明
1涡旋型压缩机
2定涡盘环绕件
3固定侧底板
4定涡盘
5动涡盘环绕件
6可动侧底板
6a轴承部
7动涡盘
8主外壳
23轴承
81环绕件外壳
82底板外壳。

Claims (7)

1.一种涡旋型流体设备，具有定涡盘以及绕所述定涡盘的轴心进行公转回旋运动的动涡盘，其特征在于，使所述动涡盘的涡盘环绕件的基础圆中心与形成在用于立设动涡盘的涡盘环绕件的底板上的轴承部的中心对齐，使所述底板的中心相对于所述基础圆中心及所述轴承部的中心错开，并且使对涡盘环绕件进行收容的涡盘外壳的中心轴与对所述动涡盘的底板进行收容的底板外壳的中心轴错开，且使所述环绕件外壳的直径小于所述底板外壳的直径。
2.如权利要求1所述的涡旋型流体设备，其特征在于，在与所述动涡盘的涡盘环绕件的末端部相对应的径向处，具有所述环绕件外壳的外周的一部分朝向径向外侧突出的突出部。
3.如权利要求1所述的涡旋型流体设备，其特征在于，在所述环绕件的内周面上形成有凹陷部，该凹陷部构成所述动涡盘的涡盘环绕件的末端部的移动空间。
4.如权利要求3所述的涡旋型流体设备，其特征在于，形成有与所述凹陷部相对应的所述环绕件外壳的外周面朝向径向外侧突出的突出部。
5.如权利要求1至4中任一项所述的涡旋型流体设备，其特征在于，所述涡盘环绕件是相位角为50度至140度的不对称涡盘。
6.如权利要求1至4中任一项所述的涡旋型流体设备，其特征在于，所述涡盘环绕件是相位角为大致70度的不对称涡盘。
7.如权利要求1至6中任一项所述的涡旋型流体设备，其特征在于，所述涡旋型流体设备是对流体进行压缩的压缩机。
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