CN1115998A - 涡旋压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明的涡旋压缩机，在稳定运转时，可实现与过去的涡旋压缩机同样的轴向顺从性，即，板状涡卷齿的齿顶和齿底经常以小的接触力进行滑动，同时，在起动时，从停止时的两涡旋件在轴向上离开着的状态，摇动涡旋件一边与构架保持成一体的稳定的位置关系一边徐徐地使其与固定涡旋件的距离变小，从而转移成稳定运转时的状态。因此可以得到高性能、低噪音及高信赖性的涡旋压缩机。

Description

涡旋压缩机
技术领域
本发明涉及应用于空调机、冷冻机等的将固定涡旋件与摇动涡旋件的各自的板状涡卷齿互相啮合以形成压缩室的涡旋压缩机。
背景技术
过去的涡旋压缩机，有例如在特开昭63-80088号公报中所示的这种涡旋压缩机。图7是示出过去的涡旋压缩机在停止以及稳定运转时的状况的主要部分的断面图；图8和图9是用于说明图7所示涡旋压缩机的动作的模式图。
在图7中，1是固定涡旋件，其底板部1a的中心部位形成有排出口1e，并且底板部1a的单侧(图7中的下侧)上形成有板状涡卷齿1b。另外，在固定涡旋件1的外周侧的成间隔的多个位置上形成有用以确定其相对于构架3的径向以及旋转方向的位置的铰孔1c。2是摇动涡旋件，其底板部2a的单侧(图7中的上侧)上形成有与固定涡旋件1的板状涡卷齿1b实质上同一形状的板状涡卷齿2b，并且在底板部2a的与板状涡卷齿2b相反的另一侧(图7中的下侧)的中心部位形成有中空圆筒状凸台部2f，其内侧面形成摇动轴承2c。另外，在摇动涡旋件2的与凸台部2f同一侧的外周侧上，形成有可相对构架3的推力轴承3a进行平面滑动的止推面2d。
此外，在摇动涡旋件2的底板部2a的外周侧的对向两个位置上形成有十字头导向沟2e，十字头环9的上爪9a可沿径向自由滑动地啮合在该十字头导向沟2e内。另一方面，在构架3上也形成有对向的十字头导向沟3b，它们与上述摇动涡旋件2的十字头导向沟2e有大约90°的相位差，十字头环9的下爪9b可沿径向自轴滑动地啮合在该十字头导向沟3b内。另外，构架3的中心部上形成有沿径向支承由电动机驱动的主轴4的第1轴承3c，并且，构架3的外周部用电弧点焊固定支承在密闭容器10上。而且构架3的外周侧形成有用于确定其相对于固定涡旋件1的径向以及旋转方向的位置和相位的铰孔3d，作为连接体的铰销(reamer pin)6穿过固定涡旋件1的铰孔1c后，其顶端部固着在构架3的铰孔3d内。
主轴4的摇动涡旋件一侧(图7中的上侧)的端部上，形成有销部4a，该销部4a具有与摇动涡旋件2的偏心方向同一方向的平面部。其内侧面上具有平面部的滑动件5啮合在该销部4a上。滑动件5的外侧面呈圆筒状，该滑动件5与摇动涡旋件2的摇动轴承2c可自由旋转地相配合。标号7是高低压分隔件，其外周部与密闭容器10整固焊接在一起，其内周部通过密封件8与形成在固定涡旋件1的板状涡卷齿1b的另一侧(图7中的上侧)的中空凸台部1d的外周部相嵌合。
10a是将压缩前的低压气体导入密闭容器10内的吸入管，10b是将压缩后的高压气体向密闭容器10外排出的排出管。
下面，用图7来说明过去的涡旋压缩机在稳定运转时的动作。由电动机产生的驱动扭矩通过主轴4传递给滑动件5。传递到滑动件5的驱动扭矩通过摇动轴承2c驱动摇动涡旋件2。这时，由于十字头环9的作用，摇动涡旋件2相对构架3的自转、甚至于相对固定涡旋件1的自转均受到限制，摇动涡旋件2就相对固定涡旋件1进行摇动运动。然后，由吸入管10a吸入的低压冷媒气体通向密闭容器10内的低压空间10c，然后进入由固定涡旋件1的板状涡卷齿1b和摇动涡旋件2的板状涡卷齿2b相啮合而形成的一对3个月状的压缩室内，随着与该3个月状的压缩室相似的容积的减少而被压缩。另外，被压缩的高压冷媒气体，从固定涡旋件1的排出口1e通向密闭容器10内的高压空间10d，其后由排出管10b排出密闭容器10外。
但是，由主轴4向滑动件5传递驱动力之处，即主轴4的销部4a的平面部与滑动件5内侧面上的平面部，在摇动涡旋件2的偏心方向上沿着直线自由滑动。这意味着，滑动件5内的销部4a的公转半径是可变的，甚至于滑动涡旋件2的摇动半径是可变的，在固定涡旋件1与滑动涡旋件2的涡卷齿侧面不会强烈干涉、并且也不会产生大的间隙的情况下实现压缩动作，即成为半径方向的顺从性的前提。
下面对固定涡旋件1的轴线方向上的特性进行说明。图8示出过去的涡旋压缩机在稳定运转时，作用在固定涡旋件1上的沿轴向的冷媒气体的压力的情况。
在图8中，FFD表示作用在固定涡旋件1的底板部1a的背面(图8中的上侧)上的冷媒气体压力的合力，该力FFD作为将固定涡旋件1沿轴向压向下侧的作用力起作用。今说明FFD的内容：以插置有密封件8的中空凸台部1d的外周为界，在其中心侧上作用着排出气体压力Pd，在其外周侧上作用着吸入气体压力Ps，然后将这些压力(Pd、Ps)分别乘以其各自的作用面积(SF1、SF－SF1)，再将两者加起来就是力FFD。
另一方面，FFV是作用在固定涡旋件1的底板部1a的板状涡卷齿侧(图8中的下侧)上的冷媒气体压力的合力，该力FFV作为将固定涡旋件1向轴向上侧上推的力起作用。今说明FFV的内容：从中心侧向着外周侧，分别作用着排出气体压力Pd、压缩过程中的中间压力Pm以及吸入气体压力Ps，将这些压力(Pd，Pm、Ps)分别乘以其各自的作用面积(S1、S2、SF－S1－S2)再将它们全部加起来，就是力FFV。
但是，在正常运转时，固定涡旋件1必须推压摇动涡旋件2。换言之必须使FFD＞FFV。如果在摇动涡旋件2的旋转一圈中的某个区间存在着成为FFD＜FFV的区间，在该区间中，固定涡旋件1从摇动涡旋件2离开了，这时，压缩室的涡卷齿顶与涡卷齿底之间的泄漏间隙变得非常大，使压缩动作不能成立。
另一方面，假如FFD与FFV相比大于必要值以上时，不仅使齿顶与齿底以大的推压力进行滑动，在摇动涡旋件2的止推面2d上的负荷也增大了，因此一定显示出随着摇动涡旋件2的滑动负荷的增大而使对主轴的输入增加的这种现象，不仅如此，还担心会发展成为齿顶、齿底的烧伤等最劣的事态。
因此，一般采用的方法是，通过调整固定涡旋件背面的中空凸台部1d的外径尺寸，来使固定涡旋件背面的排出气体压力Pd的作用面积最佳化。
另外，作为该固定涡旋件背面压力的最佳化的手段，也可以采用在固定涡旋件背面上设置中压空间的方法来作为一般的手段。
过去的涡旋压缩机，虽然在稳定运转时能够实现轴向顺从性，但是在起动时的固定涡旋件1的特性方面存在问题点。
下面，根据图9来说明其问题点。图9是示出过去的涡旋压缩机的固定涡旋件1在刚起动后作用在该固定涡旋件1上的沿轴向的冷媒气体压力的情况的图。在图9中，FFD是作用在固定涡旋件1的底板部1a的背面(图9中的上侧)上的冷媒气体压力的合力，该力FFD作为将固定涡旋件1向轴向下侧推压的力起作用。在刚起动之后，由于排出气体压力尚未上升，简单地考虑时，可以认作是与吸入气体压力相等的Ps(Pd≈Ps)。于是，FFD是将压力(Ps)乘以背面的全面积(SF)所得到的力。
另一方面，FFV是作用在固定涡旋件1的底板部1a的板状涡卷齿一侧(图9中的下侧)的冷媒气体压力的合力，该力FFV作为将固定涡旋件1向轴向上侧上推的力起作用。如前所述，认为在刚起动之后，排出气体压力尚未上升，今对FFV的内容说明之：从固定涡旋件1的中心部至外侧分别作用着尚未升压的排出气体压力Ps、压缩过程中的中间压力Pm以及吸入气体压力Ps，对这些压力(Ps、Pm、Ps)乘以各自的作用面积(S1、S2、SF－S1－S2)之后全部加在一起就得出力FFV。
因此，在过去的涡旋压缩机中，在刚起动后作用在固定涡旋件1上的力，成为如式(1)中所示那样，将固定涡旋1向轴向上侧上推的力必然较大，如图9所示，固定涡旋件1离开摇动涡旋件2上移，碰到铰销6的台阶部6a而停止。
FFD＝Ps·SF＜Ps·SF＋(Pm－Ps)·S2＝FFV……(1)
紧接着之后，由于固定涡旋件1离开摇动涡旋件2所引起的齿顶与齿底之间的大间隙被释放，结果，在压缩容器10内，压缩过程中的中间压力Pm成为与涡旋压缩机停止时相同的压力状态，固定涡旋件1与摇动涡旋件2的位置关系也处于与停止时相同的状态，即固定涡旋件1返回到靠在摇动涡旋件上的状态。紧接着之后压缩动作再进行，再一次处于图9中所示的状态。因此，该固定涡旋件1的上下冲击运动重复若干次之后，排出气体压力Pd一上升至一定程度，就如图8所示，固定涡旋件1以轻压轴向下侧的摇动涡旋件2的状态稳定下来。
从上面的说明可以明白，在过去的涡旋压缩机中，由于在刚起动后固定涡旋件1作上下冲击运动，存在由压缩机发出大噪音的问题点。而且，在密闭容器10内存在液态冷媒的状态下起动时，即冷媒气体在压缩过程中的中间压力Pm呈现极大值时，固定涡旋件1的铰孔1c和铰销6在径向上承受非常大的力，固定涡旋件1以此状态进行滑动，因此还存在固定涡旋件1、铰销6的滑动处的可靠性显著降低的问题。
本发明的目的在于解决上面所述的问题，提供一种涡旋压缩机，这种涡旋压缩机具有在稳定运转时，齿顶与齿底互相轻压的作为高性能涡旋压缩机所不可缺少的轴向顺从性的机能，并且在起动时噪音低，摇动涡旋件可圆滑地移动。发明概述
权利要求1的涡旋压缩机，它包括：密闭容器；将该密闭容器区分为高压室和低压室的高低压分隔件；设在所述低压室内的固定涡旋件和摇动涡旋件，其各自的板状涡卷齿相互啮合以在其相互之间形成压缩室；沿轴向支承该摇动涡旋件并且可自由转动地支承主轴的构架；限制所述固定涡旋件和所述构架在径向和旋转方向上的相对位置的连接体；设在所述高低压分隔件和所述固定涡旋件之间、分别与高低压分隔件和固定涡旋件相啮合的压力板；所述固定涡旋件固定支承在所述密闭容器内，同时，所述连接体贯穿所述固定涡旋件并将所述构架和所述压力板同一方向地连接，所述构架和所述压力板可沿轴向相对所述固定涡旋件进行移位。
权利要求2的涡旋压缩机，它包括：密闭容器；设在该密闭容器内的固定涡旋件和摇动涡旋件，其各自的板状涡卷齿相互啮合以在其相互之间形成压缩室；沿轴向支承该摇动涡旋件并沿径向支承主轴的构架；设在所述摇动涡旋件的板状涡卷齿的相反一侧的摇动涡旋件背面支承构件；端部与该摇动涡旋件背面支承构件固着的同时嵌着在所述摇动涡旋件上的连接体；所述摇动涡旋件借助从形成在摇动涡旋件上的压力导入孔导入的所述压缩室内的气体压力，离开摇动涡旋件背面支承构件而压向所述固定涡旋件。
权利要求3的涡旋压缩机，它包括：密闭容器；设在该密闭容器内的固定涡旋件和摇动涡旋件，其各自的板状涡卷齿相互啮合以在其相互之间形成压缩室；沿轴向支承该摇动涡旋件并沿径向支承主轴的构架；设在该构架与所述密闭容器之间的固着在密闭容器上的支架；所述构架依靠所述支架，以在径向上受限制的状态沿轴向压向所述固定涡旋件侧而移动。
根据本发明权利要求1的涡旋压缩机，在稳定运转时，可实现与过去的涡旋压缩机同样的轴向顺从性，即，板状涡卷齿的齿顶和齿底经常以小的接触力进行滑动，同时，在起动时，从停止时的两涡旋件在轴向上离开着的状态，摇动涡旋件一边与构架保持成一体的稳定的位置关系一边徐徐地使其与固定涡旋件的距离变小，从而转移成稳定运转时的状态。
根据本发明权利要求2的涡旋压缩机，在稳定运转时，可实现与过去的涡旋压缩机同样的轴向顺从性，即，板状涡卷齿的齿顶和齿底经常以小的接触力进行滑动，同时，在起动时，从停止时的两涡旋件在轴向上离开着的状态，摇动涡旋件借助从压力导入孔导入的压缩室内的气体压力，一边保持与摇动涡旋件背面支承构件稳定的位置关系一边徐徐地使其与固定涡旋件的距离变小，从而转移成稳定运转时的状态。
根据本发明权利要求3的涡旋压缩机，在稳定运转时，可实现与过去的涡旋压缩机同样的轴向顺从性，即，板状涡卷齿的齿顶和齿底经常以小的接触力进行滑动，同时，在起动时，从停止时的两涡旋件在轴向上离开着的状态，借助从例如支架的压力导入孔导入的气体压力，构架依靠着支架，以在径向上受限制的状态沿着轴向压向固定涡旋件侧，使摇动涡旋件随构架一起与固定涡旋件的距离变小，从而转移成稳定运转时的状态。
图面的简单说明
图1是根据本发明的涡旋压缩机的实施例一的主要部分的断面图；
图2是图1中的涡旋压缩机稳定运转时的动作说明图；
图3是图1中的涡旋压缩机起动时的动作说明书；
图4是关于图1中的构架的安定性的说明图；
图5是根据本发明的涡旋压缩机的实施例二的主要部分的断面图；
图6是根据本发明的涡旋压缩机的实施例三的主要部分的断面图；
图7是过去的涡旋压缩机的主要部分的断面图；
图8是图7中的涡旋压缩机稳定运转时的动作说明图；
图9是图7中的涡旋压缩机起动时的动作说明图。
实施发明的最佳方式实施例1
下面根据附图说明本发明的实施例一。图1是本发明涡旋压缩机的实施例一的主要部分的断面图。而图2和图3是该实施例一的动作说明用的模式图。
图1是示出涡旋压缩机在稳定运转时的状态的图，在该图中，1是固定涡旋件，其底板部1a的外周部用电弧点焊固着的密闭容器10上，而在其中心部形成有排出口1e。另外，在底板部1a的单侧(图1中的下侧)形成有板状涡卷齿1b，并且在固定涡旋件1的外周侧形成有用以确定其相对于构架3的半径方向及旋转方向的位置的铰孔1c。2是摇动涡旋件，其底板部2a的单侧(图1中的上侧)形成有与固定涡旋件1的板状涡卷齿1b实质上同一形状的板状涡卷齿2b，并且在底板部2a的与板状涡卷齿2b相反的一侧(图1中的下侧)的中心部上形成有中空圆筒状的凸台部2f，该凸台部2f的内侧面上形成有摇动轴承2c。另外，在与凸台部2f同一侧的摇动涡旋件2的外周侧上，形成有可相对构架3的推力轴承3a进行平面滑动的止推面2d。另外，在摇动涡旋件2的底板部2a的外周侧的对向位置上分别形成有十字头导向沟2e，十字头环9的上爪9a可沿径向自由滑动地啮合在该十字头导向沟2e内。另一方面，在构架3上也形成有对向的十字头导向沟3b，它们与上述摇动涡旋件2的十字头导向沟2e有大约90°的相位差，十字头环9的下爪9b可沿径向自由滑动地啮合在该十字头导向沟3b内。另外，构架3的中心部上形成有在径向上支承由电动机驱动的主轴4的第1轴承3c，并且，构架3的外周侧形成有用于确定其相对于固定涡旋件1的径向以及旋转方向的位置和相位的铰孔3d，作为连接体的铰销6穿过固定涡旋件1的铰孔1c后，固着在固定涡旋件1的铰孔3d内。
在与固定涡旋件1的板状涡卷齿1b相反的一侧(图1中的上侧)配置有压力板11。该压力板11的固定涡旋件一侧，通过密封件A8a与固定涡旋件1的中空凸台部1d的外周面相嵌合；另一方面，该压力板11的高低压分隔件7一侧，通过密封件B8b与高低压分隔件7的内周面嵌合。另外，该压力板11，通过形成在位于其外周侧上的铰销6的一端(图1中的上端)上的台阶部6a，与铰销6相连接。
此外，高低压分隔件7的外周部与密闭容器10整周焊接在一地
主轴4的摇动涡旋件一侧(图1中的上侧)的端部上，形成有销部4a，该销部具有与摇动涡旋件2的偏心方向同一方向的平面部。其内侧面上具有平面部的滑动件5啮合在该销部4a上。此外，滑动件5的外周面呈圆筒状，与摇动涡旋件2的摇动轴承2c可自由旋转地相配合。10a是将压缩前的低压气体导入密闭容器10内的吸入管，10b是将压缩后的高压气体排出密闭容器10之外的排出管。
下面，说明该实施例在稳定运转时的动作。对基本的压缩动作的说明以及对径向上的顺从性的说明与过去的实例相同，因此省略之。
在图2中，对摇动涡旋件2及构架3在轴线方向上的特性进行说明。在本实施例的涡旋压缩机中，由于摇动涡旋件2基本上压紧在构架3上，因此，摇动涡旋件2与构架3在轴向上的特性是相同的，即连动地沿上下方向运动。
图2示出该实施例的涡旋压缩机在稳定运转时，作用在压力板11及摇动涡旋件2的沿轴向的冷媒气体的压力的情况。
在图2中，FPD表示作用在压力板11的高低压分隔件一侧的面(图2中的上侧)上的冷媒气体压力的合力，该力FPD作为将压力板11沿轴向压向下侧的作用力起作用。今说明FPD的内容：以插置有对高低压进行密封的密封件B8b的高低压分隔件7的内周部为界，在其中心侧上作用着排出压力Pd，在其外周侧上作用着吸入气体压力Ps，然后对这些压力(Pd、Ps)分别乘以其各自的作用面积(SP1、SP－SP1)，再将两者加起来就是力FPD。
另一方面，FPV是作用在压力板11的固定涡旋件1一侧的面(图2中的下侧)上的冷媒气体压力的合力，该力FPV作为将压力板11向轴向上侧上推的力起作用。今说明FPV的肉容：以插置有对高低压进行密封的密封件A8a的固定涡旋件背面的中空凸台部1d的外周部为界，在其中心侧上作用着排出气体压力Pd，在其外周侧上作用着吸入气体压力Ps，将这些压力(Pd、Ps)分别乘以其各自的作用面积(SP2、SP－SP2)，再将两者加在一起的值就是FPV。
归纳以上的说明，在压力板11上作用着将压力板11向轴向下侧压下的力FPD和将压力板11向轴向上侧上推的力FPV，在该实施例中，借助该两个力的合力FP＝FPV－FPD＝(Pd－Ps)·(SP2－SP1)，将压力板11向着轴向上侧上推。然后，该力Fp通过铰销6传递至支架3。即，支架3借助压力板11，以Fp＝(Pd－Ps)·(SP2－SP1)的力向着轴向上侧拉伸向上。
以上是对作用在压力板11上的冷媒气体的压力差及其影响进行的说明，下面对作用在摇动涡旋件2上的冷媒气体的压力差进行说明。在图2中，FOD是作用在摇动涡旋件2的板状涡卷齿一侧(图2中的上侧)上的冷媒气体压力的合力，该FOD作为将摇动涡旋件2向着轴向下侧压下的力起作用。今说明FOD的内容：从摇动涡旋件2的中心至外周侧上，分别作用着排出气体压力Pd、压缩过程中的中间压力Pm以及吸入气体压力Ps，将这些压力(Ps、Pm、Ps)分别乘以其各自的作用面积(S1、S2、S0－S1－S2)，再将它们加在一起的值就是FOD。
另一方面，FOV是作用在摇动涡旋件2的构架一侧(图2中的下侧)上的冷媒气体压力的合力，该力FOV作为将摇动涡旋件2向轴向上侧上推的力起作用。摇动涡旋件2的背面(图2中的下侧)是吸入气体气氛，所以FOV用吸入气体压力Ps与摇动涡旋件2在轴向上的投影面积S0的乘积来表示。
归纳以上的说明，在摇动涡旋件2上分别作用着将其向轴向下侧压下的力FOD和将其向轴向上侧上推的力FOV，借助该两个力的合力F0＝FOD－FOV＝(Pd－Ps)·S1＋(Pm－Ps)·S2，将摇动涡旋件2向轴向下侧压下。然后，该力F0通过摇动涡旋件2的止推面2d传递至构架3。即，构架3借助摇动涡旋件2，以F6＝(Pd－Ps)·S1＋(Pm－Ps)·S2的力向下压。
可是，在稳定的运转时，摇动涡旋件2必须压靠固定涡旋件1。即，在该实施例中，在与摇动涡旋件2连动而沿轴向运动的构架3上，必须作用着向轴向上侧上推的合成力。换言之使构架3向轴向上侧上拉的力FP与使构架3向轴向下侧压下的力F0之间的关系必须是FP＞F0、如果只是摇动涡旋件2的旋转一圈的中的某个区间存在着成为FP＜F0的区间，在该区间中，构架3和摇动涡旋件2从固定涡旋件1离开，这时，压缩室的齿顶与齿底之间的泄漏间隙变大，使压缩动作不能成立。
另一方面，如果FP与F0相比大于必要值以上时，不仅使齿顶与齿底以大的推压力来进行滑动，而且在摇动涡旋件2的止推面2d的只有该部分的负荷增大，因此，一定呈现出随着滑动损失的增大而使输入增加的现象，不仅如此，还担心会发展成烧伤等最劣的事态。因此，通过调整固定涡旋件背面的中空凸台部1d的外径大小以及高低压分隔件7的内径大小，使Fp－F0＝(Pd－Ps)(SP2－SP1－S1)－(Pm－PS)·S2在各种运转条件下一定是正值，并且使之为尽可能小的值，即实现最佳化的值。作为该最佳化的补充手段，可考虑在固定涡旋件1的背面(图1、图2中的上侧)形成中间压力空间。
以上说明了本发明的实施例一在稳定运转时的轴向顺从性，即说明了在稳定运转时固定涡旋件1与摇动涡旋件2的齿顶与齿底以小的推压力进行运转的机理。通过以上的说明，显示出该实施例也能实现与过去的涡旋压缩机相同的理想的轴向顺从性。
下面就图3说明该实施例在起动时的特性。图3示出该实施例的涡旋压缩机在刚起动后作用在压力板11和摇动涡旋件2上的沿轴向的冷媒气体压力的情况。
在图3中，FPD是作用在压力板11的高低压分隔件一侧(图3中的上侧)的面上的冷媒气体压力的合力，该力FPD作为将压力板11向轴向下侧压下的力起作用。刚起动之后，由于排出气体压力还没有上升，简单地考虑时，可以认作与吸入气体压力相同的Ps(Pd≈Ps)。因此，FPD是将吸入气体压力(Ps)乘以压力板11在轴向上的投影面积的乘积。
另一方面，FPV是作用在压力板11的固定涡旋件一侧(图3中的下侧)的面上的冷媒气体压力的合力，该力FPV作为将压力板11向轴向上侧上推的力起作用。如前所述，刚起动之后，由于认为排出气体压力还未上升，FPV是将吸入气体压力Pd乘以压力板11在轴向上的投影面积Sp所得的乘积，与FPD同值。
下面说明作用在摇动涡旋件2上的力。在图3中，FOD是作用在摇动涡旋件2的板状涡卷齿一侧(图3中的上侧)的冷媒气体压力的合力，该力FOD作为将摇动涡旋件2向轴向下侧压下的力起作用。如前所述，在刚起动之后，认为排出气体压力还未上升。今说明这时的FOD的内容：从摇动涡旋件2的中心部至外周侧，作用着尚未上升的排出气体压力Ps、压缩过程中的中间压力Pm，以及吸入气体压力Ps，将这些压力(Ps、Pm、Ps)乘以其各自的作用面积(S1、S2、S0－S1－S2)，再将它们全部加在一起所得的值就是FOD。
另一方面，FOV是作用在摇动涡旋件2的构架一侧(图2中的下侧)上的冷媒气体压力的合力，该力FOV是作为将摇动涡旋件2向轴向上侧上推的力起作用。摇动涡旋件2的背面(图3中的下侧)是吸入气体气氛，因此，FOV用吸入气体压力Ps与摇动涡旋件2在轴向上的投影面积S0的乘积来表示。
归纳上面至此的说明，由于将压力板11压下的力FPD与将压力板上推的压力FPV大小相同而抵消，压力板11将构架3上拉的力等于零。另一方面，作用在摇动涡旋件2上的力用式(2)表示，由该式可知，将摇动涡旋件2向轴向下侧压下的力一定变大，该力FO(＝FOD－FOV)原样地减为将构架3向轴向下侧压下的力。也就是说，在刚起动之后，构架3与摇动涡旋件2如图3所示那样，形成从固定涡旋件1离开的状态。并且，该状态与起动之前、即停止时，由于摇动涡旋件2及构架等的自重而形成的稳定状态是相同的状态。然后，在起动后不久，当排出气体压力Pd上升一定程度，摇动涡旋件2与构架3一起徐徐举起，其后按图2中所示的状态稳定下来。
FOD＝Ps·S0＋(Pm－Ps)·S2＞Ps·S0＝FOV……(2)
从以上的说明可知，在该实施例的涡旋压缩机中，在起动前，固定涡旋件1与摇动涡旋件2之间沿轴向有较大的间隙，即，相对于固定支承在密闭容器10上的固定涡旋件1来说，摇动涡旋件2处于向轴向下侧离开的位置。在起动后不久，稳定于这种位置关系。但是在其后，随着压力板11在轴向上徐徐上推，摇动涡旋件2通过铰销6而上举，终于转移到固定涡旋件1的齿顶与摇动涡旋件2的齿底保持小推压力的这种稳定状态。因此，如在过去的涡旋压缩机中所得到的，作为主要零件的固定涡旋件1，在起动时不会多次重复地上下冲击运动。所以在起动时不会使噪音变大，也不会使用以实现起动时的轴向顺从性的铰销6受到损伤。
在本实施例的说明的最后，作为补充说明，对构架3的稳定性进行说明。今对该实施例的特征进行直截了当地说明。在过去，通过使固定涡旋件1相对于摇动涡旋件2，即相对于固定支承着的构架3只可在轴向上移位的构造，实现了轴向上的顺从性，也就是说，齿顶与齿底之间原则上没有间隙，并且固定涡旋件1以小接触力推压摇动涡旋件2。对此，在本实施例中，通过使压接摇动涡旋件2的构架3相对于固定支承在密闭容器10上的固定涡旋件1只可在轴向上移动的构造，结果可实现轴向上的顺从性，也就是说，齿顶与齿底之间原则上没有间隙，并且构架3、即摇动涡旋件2以小接触力推压固定涡旋件1。这时，假如作用在铰销6上的力矩不平衡，更严密地说，如果铰销6成为受到直接力矩的作用的力学构造，铰销6就会撬开，担心会防碍构架3在轴向上的平滑移位(追随动作)。
图4中图示了作用在该实施例的涡旋压缩机上的径向力的情况。
Fg是作用在摇动涡旋件2上的冷媒气体的负荷，其作用点在轴向上的位置位于板状涡卷齿2b的齿高中部。另一方面，沿径向支承(莫如说是驱动)该摇动涡旋件2的是滑动轴承2c的中部，在该位置上，冷媒气体负荷Fg以Fs1(Fs1＝Fg)传递给主轴4的销部4a，而摇动涡旋件2则受到作为其反作用力的力Fo1(Fo1＝Fg)。这里必须注意的是，在摇动涡旋件2上作用着由Fg和Fo1产生的力矩(力偶)。如果Fg的作用点与Fo1的作用点在轴向上的距离设为L，则该力矩为Fg·L。为使摇动涡旋件2稳定地(不倾复地)进行摇动运动，必须使作用在摇动涡旋件2上的力矩平衡。因此，摇动涡旋件2上的与上述倾复力矩Fg·L抗衡的主平衡力矩，得出由作用在摇动涡旋件2上的推力气体负荷及从构架3作用在摇动涡旋件2上的反推力产生的力矩这一形式。为此，上述的倾复力矩以MF(MF＝Fg·L)传递给构架(严格地说是由构架3和压力板11构成的系统)。另一方面，传递给主轴4的销部4a的力Fs1通过第1轴承3c以FF1传递给构架3。此处，如果将摇动轴承2c的中部与第1轴承3c的中部在轴向上的距离设为I1，将第1轴承3c的中部与第2构架12的第2轴承12a的中部的距离设为I2，由与主轴4有关的力及力矩的平衡关系可导出式(3)：
FF1＝[(I1＋I2)/I2]·Fg…………(3)
传递给构架3的力FF1通过铰销6由轴向跟踪处的固定涡旋件1的铰孔1c承受，即以与FF1相同大小的力FF2(FF2＝FF1)作为反作用力来承受。假如该力FF2的作用位置不适当，构架3为了保持其自身的稳定性(力矩的平衡)，就会承受FF2的作用点、即轴向跟踪处上的力矩。这意味着外周是铰刀的铰销6与固定涡旋件1的铰孔1c被撬开，成为如前面所述的妨碍轴向上的跟踪动作的原因。此处，将FF2的作用点的理想点的位置作为从第1轴承3c的中部至摇动涡旋件一侧(图4中的上侧)的距离X计算出之后，从与构架3有关的力矩的平衡关系，可得出式(4)。
通过将外周是铰刀的铰销6与固定涡旋件1的铰孔1c的嵌合位置设置在包含由式(4)规定的位置的轴向位置上，就可圆滑地实现构架3的轴向上的跟踪动作。 M F ( = F 0 • L ) = F F 1 ( = I 1 + I 2 I 2 • F g ) • X
Figure A9419084400182
即，铰销6的导向部分最好是包含距离X的部分。实施例2
下面根据附图说明本发明的实施例二。
图5是示出本发明的涡旋压缩机的实施例2在稳定运转时的情况的主要部分的断面图。
在该图中，1是固定涡旋件，其中部形成有排出口1e。另外，在底板部1a的单侧(图5中的下侧)形成有板状涡卷齿1b，在板状涡卷齿1b的外周侧的对向分别形成有十字头导向沟1g，十字头环9的上爪9a可沿径向自由滑动地啮合在该导向沟1g内。另外，在十字头导向沟1g的外周侧形成有用以确定其相对于构架3的半径方向及旋转方向的位置的凸部1f。2是摇动涡旋件，其底板部2a的单侧(图5中的上侧)形成有与固定涡旋件1的板状涡卷齿实质上同一形状、并且具有180°相位差的板状涡卷齿2b。在板状涡卷齿2b的外周侧上成对向地形成有与固定涡旋件1的十字头导向沟1g有约90°相位差的十字头导向沟2e，十字头环9的下爪9b可沿半径方向自由滑动地啮合在该十字头导向沟2e内。13是设在摇动涡旋件2的下侧的支承摇动涡旋件2的摇动涡旋件背面支承构件(下面简称为支承构件)。十字头导向沟2e的下方的对称位置上形成有2个用以限制支承构件13的半径方向及旋转方向的位置的铰孔2h。另外，在底板部2a上形成有用以在其与支承构件13的间隙中产生一定压力的作为压力导入孔的压力引入口2g。支承构件13的与摇动涡旋件2相反的一侧(图5中的下侧)的中心部形成有中空圆筒状的凸台部13d，该凸台部13d的内侧面形成摇动轴承13c。另外，在支承构件13的与凸台部13d同一侧的外周侧上形成有可相对构架3的推力轴承3a平面滑动的止推面13b。并且，在支承构件13的与摇动涡旋件2同一侧(图5中的上侧)的外周侧上形成有用以确定其与摇动涡旋件2的半径方向及旋转方向的位置的铰孔13e。然后，铰销6穿过铰孔2h并固定插入在铰孔13e内，并且其铰销6的顶端处于摇动涡旋件2的板状涡卷齿2b的顶端至连接底部的中间点的更接近顶端的位置上。
摇动涡旋件2可沿轴向相对支承构件13移动，并且在摇动涡旋件2的接合面上装置有密封件A8a。在构架3的中心部形成有沿径向支承着由电动机驱动的主轴4的第1轴承3c。加上在构架3的外周侧上形成有用以确定其相对固定涡旋件1的半径方向及旋转方向的位置的铰孔3d，在该铰孔3d内嵌有用以确定固定涡旋件1的位置的凸部1f。
固定涡旋件1的与底板部1a的板状涡卷齿1b相反的一侧(图1中的上侧)的高低压隔板14与底板部1a靠紧，同时焊接固定在密闭容器10上。
下面说明该实施例二在稳定运转时的动作。压缩室内的高压冷媒气体和中压冷媒气体从摇动涡旋件2的压力引入口2g引入摇动涡旋件2的底板部2a与支承构件13之间的间隙内。摇动涡旋件2利用由该压力引起的轴向力与由压缩室内的压力引起的轴向力的差所得到的规定轴向上的力，由铰销6进行导向而向固定涡旋件推压。另外，在此时，在摇动涡旋件2的板状涡卷齿2b上，虽然作用着由径向的冷媒气体产生的力，但由于在该力的作用点的板状涡卷齿的纵向中间点上作用着来自铰销6的反作用力，因此没有倾复力矩作用在摇动涡旋件2上。由此，即使轴向上的推压力设定的尽可能小，摇动涡旋件2也以稳定的状态推压在固定涡旋件1上，因此摇动涡旋件2稳定地压紧在固定涡旋件1上，可防止铰销6的撬开。
另外，通过使固定涡旋件1和摇动涡旋件2树脂化，如果只进行无机械加工的高精度形状的射出成型，就可使成本显著降低。实施例3
下面根据附图说明本发明的实施例三。图6是本发明涡旋压缩机的实施例三的主要部分的断面图。
图6示出稳定运转时的状态。在该图中，1是固定涡旋件，借助铰销(图中未示)控制其与支架15的相位，底板部1a的外周部借助螺栓(图中未示)连接在支架15上。另外，在底板部1a的单侧(图6中的下侧)形成有板状涡卷齿1b。
2是摇动涡旋件，在底板部2a的单侧(图6中的上侧)形成有与固定涡旋件1的板状涡卷齿1b实质上同一形状的板状涡卷齿2b，并且在底板部2a的与板状涡卷齿2b相反的一侧(图6中的下侧)的中心部形成有中空圆筒状的凸台部2f，在该凸台部2f的内侧面形成有摇动轴承2c。另外，在与凸台部2f同一侧的摇动涡旋件2的外周侧形成有可相对构架3的推力轴承3a作平面滑动的止推面2d。另外，在摇动涡旋件2的底板部2a的外周侧的对向位置分别形成有十字头导向沟2e，在该十字头导向沟2e内可沿径向自由滑动地啮合着十字头环9的上爪9a。另一方面，在构架3上，也对向地形成有一对与摇动涡旋件2的十字头导向沟2e有大约90°相位差的十字头导向沟3b，十字头环9的下爪9b可沿径向自由滑动地啮合在该十字头导向沟3b内。另外，在构架3的中心部形成有沿径向支承着由电动机驱动的主轴4的第1轴承3c。
在构架3上形成有供压入铰销17的铰孔3g，并且该铰销17与形成在支架15上的键槽15e相啮合，由此控制构架3与支架15的相位，构架3与支架15的旋转方向受到限制。
支架15的外侧面热装在密闭容器10上，将密闭容器10的内部分隔成吸入气体气氛10c和排出气体气氛10d。另外，支架15的内侧面形成两个同轴控制的圆筒面，即嵌合圆筒面C15a和嵌合圆筒面D15b，它们分别与同轴形成在构架3的外面的两个圆筒面，即嵌合圆筒面C3d和嵌合圆筒面D3e嵌合。另外，支架15的内侧面形成有收容密封件的圆环状槽，密封件C16a和密封件D16b嵌在该密封槽内。因此，由该两个密封件16a和16b、支架15的内侧面以及构架3的外侧面围成的空间E15c，通过形成在支架15上的高压导入孔15d与排出气体气氛10d连通。
主轴4的摇动涡旋件一侧(图6中的上侧)的端部上形成有销部4a，该销部4a具有与摇动涡旋件2的偏心方向同一方向的平面部，该销部与内侧面具有平面部的滑动件5相配合。另外，滑动件5的外侧面是圆筒形，与摇动涡旋件2的摇动轴承2c可自由转动地配合。10a是将被压缩前的低压气体导入密闭容器内的吸入管，10b是将压缩后的高压气体排出密闭容器10外的排出管。
下面说明本实施例的动作。有关本实施例三的正常运转时的动作、起动时的动作以及支架的稳定性等，基本上与实施例一中的相同，这里只对其不同之处及其特征之处进行说明。
稳定运转时，排出气体气氛10d是高压的，所以通过高压导入孔15d相连通的空间E15c也成为高压，构架3在嵌合圆筒面C3d和嵌合圆筒面D3e两处由支架15进行导向而向上方浮动。因此，通过推力轴承3a压靠在构架3上的摇动涡旋件2也向上方浮动，其结果，摇动涡旋件2的齿顶、齿底与固定涡旋件1的齿底、齿顶以小力接触地进行滑动。
另外，在刚起动后，由于排出气体气氛10d尚未达到高压，构架3向下方压下，摇动涡旋件2也随着向下方压下，其结果，固定涡旋件的齿顶、齿底与摇动涡旋件的齿底、齿顶之间存在间隙，可实现平滑地起动。
而且，在本实施例中，虽然是以在构架3的下方形成高压空间E15c来作为使构架3向上方举起的手段的例子来进行说明的，但是也可以采用形成中间压力空间来代替形成高压空间E15c。这时，可以考虑在固定涡旋件1的中间压力的相当位置上设置抽气孔以引导中间压力的手段，以及在摇动涡旋件2的中间压力的相当位置上设置抽气孔以通过推力轴承导引中间压力的装置。另外，中间压力除了从压缩室的适当位置抽出的方法之外，也可以由压缩室和将高压和低压相混合的独立装置发生出来。另外可以考虑利用高压和中间压力二者，除此之外，还可以考虑利用弹簧等的弹性力。
此外，在本实施例中，是以将十字头环9插置在摇动涡旋件2与构架3之间的例子来说明的，但是也可以将十字头环9插置在摇动涡旋件与支架15之间或者摇动涡旋件与固定涡旋件之间。
此外，在本实施例中，是以借助支架15将吸入气体气氛10c与排出气体气氛10d分隔开的例子来说明的，但是，不一定需要将密闭容器10内部上下分隔开，可以考虑使全体都是吸入气体气氛或者都是排出气体气氛的情况。这时，在全体都是吸入气体气氛的情况时，用管子等将排出口1e与排出管10b直接连接，而在全体都是排出气体气氛的情况时，则将吸入管10a与压缩室直接连接。
此外，在本实施例的情况下，对作轴向跟踪运动的构架3进行导向之处，即嵌合圆筒面C15a与嵌合圆筒面D15b的跨度很长，因此，作为轴向跟踪运动的构件的构架的稳定性非常良好。
产业上的实用性
采用本发明的涡旋压缩机，在稳定运转时，可实现与过去的涡旋压缩机同样的理想的轴向顺从性、即，板状涡卷齿的齿顶和齿底经常以小的接触力进行滑动，同时，在起动时不发生异常噪音，并且摇动涡旋件可圆滑移动，从而可得到性能高、噪音低及可靠性高的涡旋压缩机。

Claims (3)

1.一种涡旋压缩机，其特征在于它包括：密闭容器；将该密闭容器区分为高压室和低压室的高低压分隔件；设在所述低压室内的固定涡旋件和摇动涡旋件，其各自的板状涡卷齿相互啮合以在其相互之间形成压缩室；沿轴向支承该摇动涡旋件并且可自由转动地支承主轴的构架；限制所述固定涡旋件和所述构架在径向和旋转方向上的相对位置的连接体；设在所述高低压分隔件和所述固定涡旋件之间、分别与高低压分隔件和固定涡旋件相啮合的压力板；所述固定涡旋件固定支承在所述密闭容器内，同时，所述连接体贯穿所述固定涡旋件并将所述构架和所述压力板同一方向地连接，所述构架和所述压力板可沿轴向相对所述固定涡旋件进行移位。
2.一种涡旋压缩机，其特征在于它包括：密闭容器；设在该密闭容器内的固定涡旋件和摇动涡旋件，其各自的板状涡卷齿相互啮合以在其相互之间形成压缩室；沿轴向支承该摇动涡旋件并沿径向支承主轴的构架；设在所述摇动涡旋件的板状涡卷齿的相反一侧的摇动涡旋件背面支承构件；端部与该摇动涡旋件背面支承构件固着的同时嵌着在所述摇动涡旋件上的连接体；所述摇动涡旋件借助从形成在摇动涡旋件上的压力导入孔导入的所述压缩室内的气体压力，离开摇动涡旋件背面支承构件而压向所述固定涡旋件。
3.一种涡旋压缩机，其特征在于它包括：密闭容器；设在该密闭容器内的固定涡旋件和摇动涡旋件，其各自的板状涡卷齿相互啮合以在其相互之间形成压缩室；沿轴向支承该摇动涡旋件并沿径向支承主轴的构架；设在该构架与所述密闭容器之间的固着在密闭容器上的支架；所述构架依靠所述支架，以在径向上受限制的状态沿轴向压向所述固定涡旋件侧而移动。
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