CN114729636B - 涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

仅使固定旋涡体及摆动旋涡体各自的外侧曲线及内侧曲线中的任一方为作为基圆的渐开线的曲线，即在x、y坐标系中使用渐开角θ由式(1)及式(2)定义的曲线。式(1)及式(2)中的基圆的半径a(θ)具有“相对于渐开角θ以π[rad]为1周期的正弦波状或余弦波状变化的函数”与“由值根据渐开角θ切换的阶梯函数表示的系数”之积的项。在固定旋涡体及摆动旋涡体的任一个中，在由外侧曲线确定的外向面和由内侧曲线确定的内向面之间，阶梯函数中值切换的渐开角θ均错开π[rad]，x＝a(θ)(cosθ+θ·sinθ)…(1)，y＝a(θ)(sinθ‑θ·cosθ)…(2)。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及一种用于空调机及制冷机等的涡旋压缩机。

背景技术

用于空调机及制冷机等的涡旋压缩机具有如下结构，即，具备：压缩机构部，其在将固定涡旋盘和摆动涡旋盘组合而形成的压缩室中压缩制冷剂；以及容器，其收容压缩机构部。固定涡旋盘和摆动涡旋盘分别具有在台板上形成有旋涡体的结构，旋涡体彼此啮合而形成压缩室。而且，通过使摆动涡旋盘摆动运动，压缩室一边缩小容积一边移动，在压缩室进行制冷剂的吸入和压缩。在这种涡旋压缩机中，为了实现小型化和低成本化，以使容器的直径相同的同时尽可能增大压缩室的吸入容积来增大压缩机能力为目的的技术开发变得重要。为了使容器的直径相同的同时增大压缩室的吸入容积，需要对旋涡体的旋涡形状进行研究。

以往，有一种技术是使涡旋压缩机的旋涡形状为以规定的半径的正圆为基圆的渐开曲线，使整个旋涡体的轮廓为圆形。对此，近年来有一种技术是使整个旋涡体的轮廓为扁平形状而非圆形，并且使旋涡体的旋涡形状也为扁平形状(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-54380号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中，虽然记载了使旋涡体的轮廓及旋涡形状为扁平形状，但没有记载旋涡形状的具体定义。关于旋涡体的旋涡形状，如上所述，有由以规定的半径的正圆为基圆的渐开曲线定义的技术，但在使旋涡形状为扁平形状的情况下，在制造旋涡体上也需要具体地定义旋涡形状。

由渐开曲线构成的旋涡体构成的压缩室的容积大致呈线性变化。但是，如果能够构成呈非线性变化的压缩室，则即将排出前的压缩室容积与压缩室的吸入容积的比率即组装容积比的设计自由度提高。为了构成呈非线性变化的压缩室，可考虑将旋涡体的旋涡形状设为具有将扁平率不同的多个扁平形状组合而成的轮廓的形状。但是，没有发现能够用式子定义这样的形状的现有技术。

本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种涡旋压缩机，通过用式子定义具有将扁平率不同的多个扁平形状组合而成的轮廓的旋涡体的旋涡形状，能够提高组装容积比的设计自由度。

用于解决课题的手段

本发明的涡旋压缩机具备在固定台板形成有固定旋涡体的固定涡旋盘和在摆动台板形成有摆动旋涡体的摆动涡旋盘，在通过固定旋涡体和摆动旋涡体啮合而形成的压缩室内压缩制冷剂，其中，仅使固定旋涡体及摆动旋涡体各自的外侧曲线及内侧曲线中的任一方为作为基圆的渐开线的曲线，即在x、y坐标系中使用渐开角θ由式(1)及式(2)定义的曲线，式(1)及式(2)中的基圆的半径a(θ)具有“相对于渐开角θ以π[rad]为1周期的正弦波状或余弦波状变化的函数”与“由值根据渐开角θ切换的阶梯函数表示的系数”之积的项，在固定旋涡体及摆动旋涡体的任一个中，在由外侧曲线确定的外向面和由内侧曲线确定的内向面之间，阶梯函数中值切换的渐开角θ均错开π[rad]，

x＝a(θ)(cosθ+θ·sinθ)…(1)

y＝a(θ)(sinθ-θ·cosθ)…(2)。

发明的效果

根据本发明，在x、y坐标系中使用渐开角θ由式(1)及式(2)定义旋涡体的旋涡形状，另外，使式(1)及式(2)中的基圆半径a(θ)具有“相对于渐开角θ以π[rad]为1周期的正弦波状或余弦波状变化的函数”与“由以π[rad]为1周期的阶梯函数表示的系数”之积的项。另外，设为在由外侧曲线确定的外向面和由内侧曲线确定的内向面之间，阶梯函数中值切换的渐开角θ错开π[rad]的结构。由此，能够用式子定义具有将扁平率不同的多个扁平形状组合而成的轮廓的旋涡体的旋涡形状。结果，能够得到能够提高组装容积比的设计自由度的涡旋压缩机。

x＝a(θ)(cosθ+θsinθ)…(1)

y＝a(θ)(sinθ-θcosθ)…(2)

附图说明

图1是实施方式1的涡旋压缩机的整体结构的概略纵剖视图。

图2是实施方式1的涡旋压缩机的压缩机构部的概略横剖视图。

图3是实施方式1的涡旋压缩机的压缩机构部的固定旋涡体和摆动旋涡体的扁平形状的说明图。

图4是表示实施方式1的涡旋压缩机中的摆动涡旋盘的旋转一周过程中的动作的压缩工序图。

图5是实施方式1的涡旋压缩机的构成压缩机构部的旋涡形状的制图方法的说明图。

图6是表示实施方式1的涡旋压缩机中设为α＝1的情况下的旋涡形状的图。

图7是表示实施方式1的涡旋压缩机中设为α＝0的情况下的旋涡形状的图。

图8是表示将图6和图7重叠的状态的图。

图9是表示实施方式1的涡旋压缩机中的旋涡体的旋涡形状的图。

图10是表示与实施方式1的涡旋压缩机中的旋涡体的旋涡形状的制图所使用的基圆半径a(θ)有关的特性的一例的图。

图11是实施方式2的涡旋压缩机中使切换α(θ)的渐开角变化的情况下的旋涡体的轮廓的变化的说明图。

图12是表示与实施方式3的涡旋压缩机中的旋涡体的外向面的基圆半径a(θ)有关的特性的图。

具体实施方式

以下，参照附图等对本发明的实施方式的涡旋压缩机进行说明。在此，在包括图1在内的以下的附图中，标注相同的附图标记的部分是相同或与其相当的部分，在以下记载的实施方式的全文中是共通的。而且，说明书全文所表示的构成要素的方式只不过是例示，并不限定于说明书所记载的方式。

实施方式1

图1是实施方式1的涡旋压缩机的整体结构的概略纵剖视图。

本实施方式1的涡旋压缩机具有压缩机构部8、经由旋转轴6驱动压缩机构部8的电动机构部110以及其他构成部件，具有将它们收纳于构成外轮廓的密闭容器100的内部的结构。在密闭容器100内，压缩机构部8配置在上方，电动机构部110配置在比压缩机构部8靠下方的位置。

在密闭容器100内还以隔着电动机构部110相向的方式收纳有框架7和副框架9。框架7配置在电动机构部110的上侧并位于电动机构部110与压缩机构部8之间，副框架9位于电动机构部110的下侧。框架7通过热压配合或焊接等固定于密闭容器100的内周面。另外，副框架9经由副框架支架9a通过热压配合或焊接等固定于密闭容器100的内周面。

在副框架9的下方安装有包括容积型泵的泵部件111。泵部件111将贮存在密闭容器100的底部的贮油部100a的冷冻机油供给到压缩机构部8的后述的主轴承7a等的滑动部。泵部件111在上端面沿轴向支承旋转轴6。

在密闭容器100中，设置有用于吸入制冷剂的吸入管101和用于排出制冷剂的排出管102。

压缩机构部8具有对从吸入管101吸入的制冷剂进行压缩并将压缩后的制冷剂排出到形成于密闭容器100内的上方的后述的第三空间73的功能。压缩机构部8具备固定涡旋盘1和摆动涡旋盘2。

固定涡旋盘1经由框架7固定于密闭容器100。摆动涡旋盘2配置于固定涡旋盘1的下侧并摆动自如地支承于旋转轴6的后述的偏心轴部6a。

固定涡旋盘1具备固定台板1a和形成于固定台板1a的一个面的旋涡状突起即固定旋涡体1b。摆动涡旋盘2具备摆动台板2a和形成于摆动台板2a的一个面的旋涡状突起即摆动旋涡体2b。固定涡旋盘1和摆动涡旋盘2以使固定旋涡体1b和摆动旋涡体2b以反相位啮合的对称旋涡形状的状态配置在密闭容器100内。而且，在固定旋涡体1b与摆动旋涡体2b之间形成有压缩室70，随着旋转轴6的旋转，该压缩室70的容积随着从半径方向外侧朝向内侧而缩小。

在固定涡旋盘1的固定台板1a形成有将在压缩室70中压缩后的制冷剂排出的排出口1c以及一对过压缩释放口1d。在固定台板1a中与摆动涡旋盘2相反的一侧的面设置有开闭排出口1c的排出阀10a以及开闭一对过压缩释放口1d的过压缩释放阀10b。

框架7固定配置固定涡旋盘1，具有在轴向上支承作用于摆动涡旋盘2的推力的推力面。另外，在框架7贯通形成有将从吸入管101吸入的制冷剂导入压缩机构部8内的导入流路7c。

另外，在框架7上配置有用于防止摆动涡旋盘2在回旋运动中的自转的十字滑环(Oldham Ring)14。十字滑环14的键部14a配置在摆动涡旋盘2的摆动台板2a的下侧。

电动机构部110向旋转轴6供给旋转驱动力，具备电动机定子110a和电动机转子110b。电动机定子110a为了从外部得到电力，通过引线(未图示)与存在于框架7和电动机定子110a之间的玻璃端子(未图示)连接。电动机定子110a通过热压配合等固定于旋转轴6。另外，为了进行涡旋压缩机的旋转系统整体的平衡，在旋转轴6固定有第一平衡配重60，在电动机定子110a固定有第二平衡配重61。

旋转轴6由上部的偏心轴部6a、中间部的主轴部6b以及下部的副轴部6c构成。偏心轴部6a相对于旋转轴6的轴心偏心。偏心轴部6a经由带平衡配重的滑块5和摆动轴承2c与摆动涡旋盘2嵌合，通过旋转轴6的旋转而使摆动涡旋盘2进行摆动运动。主轴部6b经由套筒13与配置在设置于框架7的圆筒状的凸起部7b的内周的主轴承7a嵌合，并隔着由冷冻机油形成的油膜相对于主轴承7a滑动。主轴承7a通过压入铜铅合金等滑动轴承所使用的轴承材料等而固定在凸起部7b内。

在副框架9的上部具备由球轴承构成的副轴承10，副轴承10在电动机构部110的下部沿半径方向对旋转轴6进行轴支承。此外，副轴承10也可以通过球轴承以外的其他轴承结构进行轴支承。副轴部6c与副轴承10嵌合，隔着由冷冻机油形成的油膜相对于副轴承10滑动。主轴部6b和副轴部6c的轴心与旋转轴6的轴心一致。

在此，如下定义密闭容器100内的空间。将密闭容器100的内部空间中的比框架7靠电动机转子110b侧的空间设为第一空间71。另外，将由框架7的内壁和固定台板1a包围的空间设为第二空间72。另外，将比固定台板1a靠排出管102侧的空间设为第三空间73。将第二空间72中的固定旋涡体1b和摆动旋涡体2b组合而成的结构体部分的外侧称为吸入空间72a。在压缩室70中压缩之前的制冷剂从导入流路7c导入到吸入空间72a。

图2是实施方式1的涡旋压缩机的压缩机构部的概略横剖视图。

在本实施方式1中，摆动台板2a的外形形状是扁平形状。因此，通过使形成在摆动台板2a上的摆动旋涡体2b的旋涡形状也为扁平形状，能够有效地使用摆动台板2a上的空间，能够提高空间效率。对于固定台板1a也是同样的，使固定台板1a的外形形状和固定旋涡体1b的旋涡形状为扁平形状。通过这样提高空间效率，能够在维持密闭容器100的大小相同的状态下实现压缩室70的容积的扩大，能够提高压缩机能力。反过来看，能够在确保相同的压缩机能力时，实现密闭容器100的小型化。此外，扁平形状也包括长圆形状和椭圆形状，总之，是指比正圆扁平的所有形状。

以下，在不区分固定旋涡体1b和摆动旋涡体2b而代指双方时，统称为“旋涡体”。对于台板也同样，在不区分固定台板1a和摆动台板2a而代指双方时，统称为“台板”。

图3是实施方式1的涡旋压缩机的压缩机构部的固定旋涡体和摆动旋涡体的扁平形状的说明图。

本实施方式1将旋涡体的旋涡形状的外向面设为根据渐开角度而扁平率不同的扁平形状。内向面也同样，设为根据渐开角度而扁平率不同的扁平形状。此外，扁平率是指横径D1与纵径D2之比D1/D2。

在图3中，固定旋涡体1b的外向面1ba和内向面1bb分别从旋涡形状的卷绕结束到卷绕开始由大小两个扁平率的旋涡形状构成。在图3中，粗线示出了扁平率大的旋涡形状，细线示出了扁平率小的旋涡形状。

＜固定涡旋盘1＞

(固定旋涡体1b的外向面1ba)

点Fo1～点Fo2的区间：扁平率大

点Fo2～点Fo3的区间：扁平率小

(固定旋涡体1b的内向面1bb)

点Fi1～点Fi2的区间：扁平率大

点Fi2～点Fi3的区间：扁平率小

＜摆动涡旋盘2＞

摆动涡旋盘2也同样，如下所述，外向面2ba和内向面2bb分别从旋涡形状的卷绕结束到卷绕开始由大小两个扁平率的旋涡形状构成。

(摆动旋涡体2b的外向面2ba)

点Oo1～点Oo2的区间：扁平率大

点Oo2～点Oo3的区间：扁平率小

(摆动旋涡体2b的内向面2bb)

点Oi1～点Oi2的区间：扁平率大

点Oi2～点Oi3的区间：扁平率小

在固定涡旋盘1和摆动涡旋盘2的任一个中，在外向面和内向面之间扁平率切换的渐开角度均错开π[rad]。即，在固定涡旋盘1中，点Fi2与点Fo2的渐开角度差为π[rad]，在摆动涡旋盘2中，点Oi2与点Oo2的渐开角度差为π[rad]。对于这样错开π的理由、以及如以上这样构成的旋涡形状的详细情况另外再进行说明。

下面，对涡旋压缩机的动作进行说明。

图4是表示实施方式1的涡旋压缩机中的摆动涡旋盘的旋转一周过程中的动作的压缩工序图。图4(a)示出了摆动涡旋盘2的旋转相位为0[rad](2π[rad])的情况下的旋涡体的位置。图4(b)示出了摆动涡旋盘2的旋转相位为π/2[rad]的情况下的旋涡体的位置。图4(c)示出了摆动涡旋盘2的旋转相位为π[rad]的情况下的旋涡体的位置。图4(d)示出了摆动涡旋盘2的旋转相位为3π/2[rad]的情况下的旋涡体的位置。

当向电动机构部110的电动机定子110a通电时，电动机转子110b受到旋转力而旋转。随之，固定于电动机转子110b的旋转轴6旋转。旋转轴6的旋转运动经由偏心轴部6a传递到摆动涡旋盘2。摆动涡旋盘2的摆动旋涡体2b一边被十字滑环14限制自转一边以摆动半径进行摆动运动。此外，摆动半径是指偏心轴部6a相对于主轴部6b的偏心量。

随着电动机构部110的驱动，制冷剂从外部的制冷循环经由吸入管101流入密闭容器100内的第一空间71。流入到第一空间71的低压制冷剂通过设置在框架7内的导入流路7c流入吸入空间72a。流入到吸入空间72a的低压制冷剂随着压缩机构部8的摆动旋涡体2b和固定旋涡体1b的相对的摆动动作而被吸入到压缩室70内。如图4所示，吸入到压缩室70中的制冷剂由于伴随摆动旋涡体2b和固定旋涡体1b的相对动作而产生的压缩室70的几何的容积变化而从低压升压到高压。然后，成为高压的制冷剂通过固定涡旋盘1的排出口1c，推开排出阀10a而排出到第三空间73，从排出管102作为高压制冷剂排出到压缩机外部。图1的箭头表示该制冷剂的流向。

在本实施方式1中，如上所述，使摆动旋涡体2b和固定旋涡体1b的轮廓为扁平形状，使旋涡形状也为扁平形状。这样，在使旋涡体的旋涡形状为扁平形状的压缩机构部8中，在如图4所示以恒定的摆动半径使摆动旋涡体2b动作的情况下，摆动旋涡体2b和固定旋涡体1b也一边使相互相向的相向面彼此接触一边动作。即，压缩机构部8一边使摆动旋涡体2b的外向面2ba与固定旋涡体1b的内向面1bb接触并且摆动旋涡体2b的内向面2bb与固定旋涡体1b的外向面1ba接触，一边动作。

为了设为这样摆动旋涡体2b与固定旋涡体1b相互接触的结构，在固定涡旋盘1和摆动涡旋盘2的任一个中，均设为在外向面和内向面之间扁平率切换的渐开角度错开π[rad]的结构。扁平率切换的点的关系在内向面和外向面之间错开π，从而在固定旋涡体1b和摆动旋涡体2b之间相互相向的相向面彼此成为以相同的扁平率形成的曲面，在摆动涡旋盘2的摆动运动时相互接触。

而且，本实施方式1用式子定义具有将扁平率不同的多个扁平形状组合而成的轮廓的旋涡体的旋涡形状。旋涡形状由确定旋涡体的外向面的外侧曲线和确定旋涡体的内向面的内侧曲线决定。在用式子定义旋涡体的旋涡形状时，具体而言，仅使旋涡体的外侧曲线及内侧曲线中的任一方为作为基圆的渐开线的曲线，即在x、y坐标系中使用渐开角θ由以下的式(1)及式(2)定义的曲线。

式(1)及式(2)中的a(θ)是基圆的半径。a(θ)如以下的式(3)所示，由具有“相对于渐开角θ以π[rad]为1周期的正弦波状或余弦波状变化的函数”与“由值根据渐开角θ切换的阶梯函数α(θ)表示的系数α”之积的项的函数式给出。系数α是表示扁平的程度的系数。这样，能够用式子定义具有将扁平率不同的多个扁平形状组合而成的轮廓的旋涡体的旋涡形状。此外，在本实施方式1中，作为一例，基圆半径a(θ)设为式(3)。

【数学式1】

x＝a(θ)(cosθ+θ·sinθ)…(1)

【数学式2】

y＝a(θ)(sinθ-θ·cosθ)…(2)

【数学式3】

a(θ)＝a₀·θ(1+α(θ)·(sin(θ-ξ))^2N)…(3)

在式(3)中，a₀是成为基准的基圆半径(以下，称为基准半径)。另外，在式(3)中，值根据渐开角θ切换的阶梯函数α(θ)是指相对于渐开角θ而图形成为阶梯状的实函数，是存在在任意的渐开角θ时值切换的指示函数，由它们的线性结合表示的函数。在本实施方式1中，在渐开角θ为π[rad]以上时，外向面的α为α1，在渐开角θ小于π[rad]时，外向面的α为α2。α的值在α1和α2之间切换的渐开角θ相当于扁平率切换的渐开角。

另外，在式(3)中，N是1以上的自然数。ξ是常数[rad]。

在式(3)中，通过变更系数α，能够任意地设定旋涡体的轮廓的扁平率。具体而言，随着α的值变大，旋涡体的轮廓的扁平率变大，成为在上下方向上被挤压而在左右方向上扩展的扁平的形状。本实施方式1的旋涡体的旋涡形状为将系数α为α1的扁平形状和系数α为α2的扁平形状这两个形状组合而成的形状。以下，以设为α1＝0.1、α＝0的例子进行说明。

在图3中，粗线所示的扁平率大的部分相当于设为α1＝0.1的部分，细线所示的扁平率小的部分相当于设为α2＝0的部分。而且，扁平率大的部分和扁平率小的部分切换的渐开角在外向面中为π，在内向面中如上所述由于与外向面错开π而为2π。即，对于图3所示的旋涡形状，在固定旋涡体1b和摆动旋涡体2b的任一个中，外向面均具有在渐开角θ为π以上的范围内扁平率大、在小于π的范围内扁平率小的扁平形状。另外，在固定旋涡体1b和摆动旋涡体2b的任一个中，内向面均具有在渐开角θ为2π以上的范围内扁平率大、在小于2π的范围内扁平率小的扁平形状。另外，在图3中，将N的值设为1，ξ的值设为0。

下面，说明固定旋涡体1b和摆动旋涡体2b各自的旋涡形状的制图方法。由于固定旋涡体1b和摆动旋涡体2b的制图方法相同，因此，以下以固定旋涡体1b为代表进行说明。

旋涡形状如上所述由确定旋涡体的外向面的外侧曲线和确定旋涡体的内向面的内侧曲线决定。在此，对将外侧曲线设为由式(1)及式(2)定义的曲线的情况下的旋涡形状的制图方法进行说明。

图5是实施方式1的涡旋压缩机的构成压缩机构部的旋涡形状的制图方法的说明图。在图5中，按(a)、(b)、(c)、(d)的步骤进行制图。图6是表示实施方式1的涡旋压缩机中设为α＝0.1的情况下的旋涡形状的图。在图6中，实线是“用式子定义的曲线”，虚线是“包络线”。

首先，如图5(a)所示，描绘基圆的渐开线30。α(θ)是值根据渐开角θ切换的函数，但在此，无论在哪个渐开角均描绘设为α(θ)＝0.1的渐开线30。以下，在无论哪个渐开角均将α(θ)设为0.1的情况下，记为α＝0.1。在此所描绘的渐开线30成为外侧曲线。

接着，按照图5(b)～图5(d)的步骤描绘内侧曲线。即，首先如图5(b)所示，描绘使在步骤(a)中描绘的渐开线30相对于基圆中心O旋转π[rad]的曲线31。在此，由于是制作内侧曲线，因此，曲线31中的位于比曲线30靠外侧的位置的曲线部分(图5(b)中虚线部分)在此后的制图步骤中不使用。

接着，如图5(c)所示，描绘多个在步骤(b)中描绘的曲线31上具有中心的、半径与摆动涡旋盘2的摆动半径相等的圆32。

接着，如图5(d)所示，描绘在步骤(c)中描绘的圆组的外侧包络线33。在该步骤(d)中描绘的曲线33成为内侧曲线。

通过以上步骤，在步骤(a)中描绘的曲线30、换言之“由式(1)及式(2)定义的曲线30”成为在α＝0.1的情况下的固定旋涡体1b的外侧曲线。另外，在步骤(d)中描绘的曲线33，换言之，与“由式(1)及式(2)定义的曲线30”对应的“包络线33”成为在α＝0.1的情况下的固定旋涡体1b的内侧曲线。以下，将“由式(1)及式(2)定义的曲线30”称为“由式子定义的曲线”，将与“由式(1)及式(2)定义的曲线30”对应的“包络线33”简称为“包络线”。

通过以上的制图，决定α＝0.1的情况下的“由‘由式子定义的曲线’确定的外向面”和“由‘包络线’确定的内向面”。在图6中，“由‘由式子定义的曲线’确定的外向面”用实线表示，“由‘包络线’确定的内向面”用虚线表示。

同样，设α＝0，按图5(a)～图5(d)的步骤进行制图。制作的图为接下来的图7。

图7是表示实施方式1的涡旋压缩机中设为α＝0的情况下的旋涡形状的图。在图7中，实线是“由式子定义的曲线”，虚线是“包络线”。

图7示出了α＝0的情况下的“由‘由式子定义的曲线’确定的外向面”和“由‘包络线’确定的内向面”。

图8是表示将图6和图7重叠的状态的图。图9是表示实施方式1的涡旋压缩机中的旋涡体的旋涡形状的图。在图8和图9中，无论粗细，实线均是“由式子定义的曲线”，虚线均是“包络线”。此外，在图8和图9中，无论实线还是虚线，粗线均表示α＝0.1的情况下的旋涡形状，细线均表示α＝0的情况下的旋涡形状。

在此，由于将外侧曲线设为“由式子定义的曲线”，因此，由外侧曲线确定的固定旋涡体1b的外向面无论在哪个渐开角范围内，均从图8所示的多个曲线中选择用实线描绘的“由式子定义的曲线”而形成。

具体而言，如上所述，在渐开角θ为π[rad]以上时，外向面的α(θ)为α＝0.1，在渐开角θ小于π[rad]时，外向面的α(θ)为α＝0。因此，固定旋涡体1b的外向面在图8中用实线表示的多个“由式子定义的曲线”中，在渐开角θ为π[rad]以上时，选择用粗实线描绘的、对应于α＝0.1的曲线而形成。另外，固定旋涡体1b的外向面在图8中用实线表示的多个“由式子定义的曲线”中，在渐开角θ小于π[rad]时，选择用细实线描绘的、对应于α＝0的曲线而形成。

另一方面，由内侧曲线确定的固定旋涡体1b的内向面无论在哪个渐开角范围内，均从图8中用虚线表示的多个曲线中选择用虚线描绘的“包络线”而形成。

具体地说，在内向面中，如上所述，扁平率大的部分和扁平率小的部分切换的渐开角与外向面错开π。因此，固定旋涡体1b的内向面在图8所示的多个“包络线”中，在渐开角θ为2π[rad]以上时，选择用粗虚线描绘的、对应于α＝0.1的曲线而形成。另外，固定旋涡体1b的内向面在图8所示的多个“包络线”中，在渐开角θ小于2π[rad]时，选择用细虚线描绘的、对应于α＝0的曲线而形成。

通过以上这样选择的各曲线，如图9所示决定固定旋涡体1b的旋涡形状。

关于摆动旋涡体2b，按照与上述的固定旋涡体1b同样的步骤进行，在壁厚与固定旋涡体1b相等的规格下成为使固定旋涡体1b的形状旋转π[rad]而得到的形状。

此外，在此，对将外侧曲线设为由式(1)及式(2)定义的曲线的情况下的旋涡形状的制图方法进行了说明，但将内侧曲线设为由式(1)及式(2)定义的曲线的情况下的旋涡形状的制图方法也基本相同。在将内侧曲线设为由式(1)及式(2)定义的曲线的情况下，只要如以下这样描绘外侧曲线即可。首先，进行图5(a)的步骤。接着，进行图5(b)的步骤。此时，曲线30中的位于比曲线31靠外侧的位置的曲线部分在此后的制图步骤中不使用。然后，描绘多个在曲线31上具有中心的、半径与摆动涡旋盘2的摆动半径相等的圆32。该圆组的内侧包络线成为外侧曲线。

图10是表示与实施方式1的涡旋压缩机中的旋涡体的旋涡形状的制图所使用的基圆半径a(θ)有关的特性的一例的图。图10的纵轴示出了基圆半径a(θ)相对于基准半径a₀的比率。图10的横轴示出了渐开角θ[rad]。另外，图10的(a)示出了外向面的基圆半径a(θ)的特性，图10的(b)示出了内向面的基圆半径a(θ)的特性。

在图10中，与图3同样地示出了将式(3)的α(θ)的值设为α1＝0.1和α2＝0，将N的值设为1，将ξ的值设为0的情况下的、基圆半径a(θ)相对于渐开角θ的变化。在图10所示的基圆半径a(θ)的波形中，外向面与内向面的a(θ)/a₀的差越大，表示旋涡体的壁厚越厚。因此，在5π/4时，旋涡体的壁厚变厚。另外，旋涡体成为向在基圆半径a(θ)的波形中具有超过1.0的峰值的渐开角的方向拉长的形状。因此，在图10的例子中，在外向面中，在渐开角为5π/4、7π/4、9π/4时出现超过1.0的峰值。另外，在内向面中，在渐开角为7π/4、9π/4时出现超过1.0的峰值。因此，具有图10的特性的旋涡体如图3所示，成为在横向上拉长的形状。

如以上说明的那样，在本实施方式1中，使用渐开角θ由上述式(1)及式(2)定义旋涡体的旋涡形状。而且，式(1)及式(2)中的基圆半径a(θ)具有“相对于渐开角θ以π[rad]为1周期的正弦波状或余弦波状变化的函数”与“由值根据渐开角θ切换的阶梯函数α(θ)表示的系数α”之积的项。而且，在固定旋涡体1b和摆动旋涡体2b的任一个中，在由外侧曲线确定的外向面和由内侧曲线确定的内向面之间，阶梯函数中值切换的渐开角均错开π[rad]。由此，能够用式子定义具有将扁平率不同的多个扁平形状组合而成的轮廓的旋涡体的旋涡形状。

另外，在将旋涡体的卷绕数设定得较少的情况下，由于能够将摆动半径设定得大，因此，相对于有限的设置空间，能够确保更大的吸入容积。但是，在以往的由渐开曲线构成的旋涡体中，压缩室的容积大致呈线性变化，因此，若确保吸入容积较大，则组装容积比变小。因此，在压缩比大的运转条件的情况下，存在压缩室压力达到高压之前压缩室70与最内室连通、最内室的高压逆流并再次膨胀所导致的损失增大的课题。这样，以往的用由渐开曲线构成的旋涡体构成的压缩室的容积大致呈线性变化，因此，难以兼顾地确保吸入容积和组装容积比。

与此相对，在本实施方式1中，由于能够构成容积呈非线性变化的压缩室，因此，能够兼顾地确保吸入容积和组装容积比。即，在本实施方式1中，α(θ)是值根据渐开角θ切换的函数，α取多个值。由使用这样的α(θ)确定的旋涡体形成的压缩室70成为呈非线性变化的压缩室。因此，在本实施方式1中，能够提高组装容积比的设计自由度。因此，为了确保更大的吸入容积，在确保作为卷绕结束侧的外侧的压缩室容积较大的同时减小作为卷绕开始侧的内侧的压缩室容积，从而能够构成能够将组装容积比设定得大的旋涡体。为了这样将组装容积比设定得大，只要将卷绕结束侧的渐开角范围的α值设为比卷绕开始侧的渐开角范围的α值大的值来增大卷绕结束侧的扁平率即可。

另外，在本实施方式1中，通过使基圆半径a(θ)为式(3)，能够任意地设定固定旋涡体1b和摆动旋涡体2b的轮廓。

另外，若在图3中使用固定旋涡体1b进行说明，则对于在外向面1ba和内向面1bb之间α取不同的值的部分，具体地说，在图3中用交叉的阴影线表示的部分，在外向面1ba中α＝0.1，在内向面1bb中α＝0。这样，在外向面1ba和内向面1bb中α取不同的值的部分，齿厚不一样而变化。具体而言，在将外向面1ba的α值设定为比内向面1bb的α值大的情况下，与在外向面1ba和内向面1bb这双方使α的值相同的情况相比，能够使齿厚变厚。通过加厚齿厚，能够得到以下的效果。

过压缩释放口1d是为了在压缩比小的运转条件下将压缩室内部的气体制冷剂在压缩过程的中途在轴向上排出而设置的。通过这样将气体制冷剂在压缩过程的中途排出，能够降低压缩室70内部的过剩压缩所导致的损失。过压缩释放口1d为了抑制压缩室70之间的泄漏，需要形成为不与相邻的压缩室70双方同时连通。因此，过压缩释放口1d的口径需要设定得比旋涡体的齿厚小。另一方面，为了高效地排出压缩过程的气体制冷剂，将口径设定得大是有效的。

在本实施方式1的旋涡体的旋涡形状中，如上所述，根据α的设定，能够使任意的渐开角时的齿厚变厚。因此，通过在摆动旋涡体2b的齿厚变大的部分的、伴随摆动涡旋盘2的摆动运动产生的移动轨迹区域内设置过压缩释放口1d，能够得到以下的效果。即，能够在摆动旋涡体2b的齿厚的范围内将口径设定得大的同时，防止相邻的压缩室70之间通过过压缩释放口1d连通。由此，能够在压缩比小的运转条件下高效地排出气体制冷剂，能够抑制制冷剂的过剩压缩。结果，能够降低制冷剂的过剩压缩所导致的浪费的电力消耗。

实施方式2

在本实施方式2中，说明使将上述式(3)中的α(θ)切换为α1或α2的渐开角变化的情况下的旋涡体的轮廓的变化。以下，以实施方式2与实施方式1不同的结构为中心进行说明，在实施方式2中未说明的结构与实施方式1相同。

在接下来的图11中示出了在上述式(3)中使切换α(θ)的渐开角变化的情况下的旋涡体的形状。

图11是实施方式2的涡旋压缩机中使切换α(θ)的渐开角变化的情况下的旋涡体的轮廓的变化的说明图。在图11(a)、图11(b)、图11(c)中，α(θ)的值均设为α1＝0.1、α2＝0，且N＝1、ξ＝0。另外，在图11中，粗线是α＝0.1的部分，细线是α＝0的部分。

图11(a)与图3相同。在图11(a)中，使α为0.1的区域和使α为0的区域如下所述。

(α＝0.1)

点Fo1～点Fo2、点Fi1～点Fi2

点Oo1～点Oo2、点Oi1～点Oi2

(α＝0)

点Fo2～点Fo3、点Fi2～点Fi3

点Oo2～点Oo3、点Oi2～点Oi3

也就是说，对于外向面，α在卷绕开始侧为0，在卷绕结束侧为0.1，在渐开角θ为π时切换。另外，对于内向面也同样，α在卷绕开始侧为0，在卷绕结束侧为0.1，但从0切换为0.1的渐开角相对于外向面错开π，在渐开角θ为2π时α从0切换为0.1。

在图11(b)中，使α为0.1的区域和使α为0的区域如下所述。

(α＝0.1)

点Fo1～点Fo2、点Fo3～点Fo4、点Fi2～点Fi3

点Oo1～点Oo2、点Oo3～点Oo4、点Oi2～点Oi3

(α＝0)

点Fo2～点Fo3、点Fi1～点Fi2、点Fi3～点Fi4

点Oi1～点Oo2、点Oo2～点Oo3、点Oi3～点Oi4

也就是说，对于外向面，α从卷绕开始侧到卷绕结束侧为0.1、0、0.1。具体地说，在渐开角为1π、4π时α切换。另外，对于内向面也同样，α从卷绕开始侧到卷绕结束侧为0、0.1、0。另外，在上述图11(a)中，在渐开角的从卷绕开始到卷绕结束之间α切换的点为一处，但在图11(b)中，α切换的点为多处(在此为两处)。

在图11(c)中，使α为0.1的区域和使α为0的区域如下所述。

(α＝0.1)

点Fo1～点Fo2、点Fo3～点Fo4、点Fi1～点Fi2、点Fi3～点Fi4

点Oo1～点Oo2、点Oo3～点Oo4、点Oi1～点Oi2、点Oi3～点Oi4

(α＝0)

点Fo2～点Fo3、点Fi2～点Fi3

点Oo2～点Oo3、点Oi2～点Oi3

也就是说，对于外向面，α从卷绕开始侧到卷绕结束侧为0.1、0、0.1。具体而言，在渐开角为3π、4π时α切换。另外，对于内向面也同样，α从卷绕开始侧到卷绕结束侧为0.1、0、0.1，但在0.1和0之间切换的渐开角在外向面和内向面之间错开π。在图11(c)中也与图11(b)同样，在渐开角的从卷绕开始到卷绕结束之间α切换的点为多处(在此为两处)。另外，在图11(c)中，作为α切换的点的点Fo2、点Fo3、点Fi2、点Fi3、点Oo2、点Oo3、点Oi2、点Oi3各自的渐开角与图11(b)不同。由此，齿厚变大的渐开角与齿厚变小的渐开角在图11(b)和图11(c)中不同。

这样，通过使切换α(θ)的渐开角变化，如图11(a)～(c)所示，能够任意地设定旋涡体的齿厚和扁平率。此外，在此说明了α取0.1和0这两个值的例子，但也可以进一步取多个值。

另外，从图11可知，例如在图11(a)中，通过α1和α2的值，能够分别独立地设定点Fo1～点Fo2、点Fi1～点Fi2、点Oo1～点Oo2、点Oi1～点Oi2的区域和点Fo2～点F03、点Fi2～点Fi3、点Oo2～点Oo3、点Oi2～点Oi3的区域各自的扁平形状的扁平率。

另外，在变更ξ的情况下，扁平方向发生变化。例如，在ξ为0的情况下成为在左右方向上延伸的扁平形状，在ξ为π/4的情况下成为从右上向左下延伸的扁平形状，在ξ为3π/4的情况下成为从左上向右下延伸的扁平形状。

根据本实施方式2，能够得到与实施方式1相同的效果，并且通过α1和α2的值，能够任意地设定各扁平形状各自的扁平率和齿厚。因此，通过与过压缩释放口1d的设置空间相匹配地设定α1和α2，能够将过压缩释放口的口径设定得大。或者，通过缩小由于具有过剩的强度而压迫吸入容积的齿厚，能够实现吸入容积的扩大和组装容积比的扩大。

实施方式3

在本实施方式3中，对基圆半径a(θ)的其他函数式进行说明。以下，以实施方式3与实施方式1不同的结构为中心进行说明，在实施方式3中未说明的结构与实施方式1相同。

图12是表示与实施方式3的涡旋压缩机中的旋涡体的外向面的基圆半径a(θ)有关的特性的图。图12(a)～图12(d)依次对应于将基圆半径a(θ)的函数式设为上述实施方式1所示的式(3)和以下的式(4)～式(6)的情况。图12的纵轴示出了基圆半径a(θ)相对于基准半径a0的比率。图12的横轴示出了渐开角θ[rad]。另外，图12的(a)～(d)均为α1＝0.1、α2＝0、N＝1、ξ＝0。

【数学式4】

a(θ)＝a₀·θ(1+α(θ)·(cos(θ-ξ))^2N)…(4)

【数学式5】

a(θ)＝a₀·θ(1+α(θ)·(1+sin2(θ-ξ)))…(5)

【数学式6】

a(θ)＝a₀·θ(1+α(θ)·(1+cos2(θ-ξ)))…(6)

对于基圆半径a(θ)，除了实施方式1所示的式(3)之外，还能够使用式(4)～式(6)。通过将基圆半径a(θ)变更为式(3)～式(6)那样，能够任意地设定固定旋涡体1b和摆动旋涡体2b的轮廓。

在实施方式1～实施方式3中，示出了密闭容器100的内部被低压制冷剂充满的低压壳体型的涡旋压缩机，但在采用密闭容器100的内部被高压制冷剂充满的高压壳体型的涡旋压缩机的情况下，也能够得到相同的效果。

附图标记说明

1固定涡旋盘、1a固定台板、1b固定旋涡体、1ba外向面、1bb内向面、1c排出口、1d过压缩释放口、2摆动涡旋盘、2a摆动台板、2b摆动旋涡体、2ba外向面、2bb内向面、2c摆动轴承、5带平衡配重的滑块、6旋转轴、6a偏心轴部、6b主轴部、6c副轴部、7框架、7a主轴承、7b凸起部、7c导入流路、8压缩机构部、9副框架、9a副框架支架、10副轴承、10a排出阀、10b过压缩释放阀、13套筒、14十字滑环、14a键部、30渐开线、32圆、33外侧包络线(曲线)、60第一平衡配重、61第二平衡配重、70压缩室、71第一空间、72第二空间、72a吸入空间、73第三空间、100密闭容器、100a贮油部、101吸入管、102排出管、110电动机构部、110a电动机定子、110b电动机转子、111泵部件。

Claims (5)

1.一种涡旋压缩机，所述涡旋压缩机具备在固定台板形成有固定旋涡体的固定涡旋盘和在摆动台板形成有摆动旋涡体的摆动涡旋盘，在通过所述固定旋涡体和所述摆动旋涡体啮合而形成的压缩室内压缩制冷剂，其中，

仅使所述固定旋涡体及所述摆动旋涡体各自的外侧曲线及内侧曲线中的任一方为作为基圆的渐开线的曲线，即在x、y坐标系中使用渐开角θ由式(1)及式(2)定义的曲线，

所述式(1)及所述式(2)中的所述基圆的半径a(θ)具有“相对于渐开角θ以π[rad]为1周期的正弦波状或余弦波状变化的函数”与“系数”之积的项，所述系数由值根据渐开角θ切换的阶梯函数表示，

在所述固定旋涡体及所述摆动旋涡体的任一个中，在由所述外侧曲线确定的外向面和由所述内侧曲线确定的内向面之间，阶梯函数中值切换的所述渐开角θ均错开π[rad]，

【数学式1】

x＝a(θ)(cosθ+θ·sinθ) …(1)

【数学式2】

y＝a(θ)(sinθ-θ·cosθ) …(2)。

2.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，

所述基圆半径a(θ)由式(3)～式(6)中的任一个式子给出，

在此，a₀是成为基准的基圆半径，α(θ)是所述阶梯函数，N是大于或等于1的自然数，ξ是常数[rad]，

【数学式3】

a(θ)＝a₀·θ(1+α(θ)·(sin(θ-ξ))^2N) …(3)

【数学式4】

a(θ)＝a₀·θ(1+α(θ)·(cos(θ-ξ))^2N) …(4)

【数学式5】

a(θ)＝a₀·θ(1+α(θ)·(1+sin2(θ-ξ))) …(5)

【数学式6】

a(θ)＝a₀·θ(1+α(θ)·(1+cos2(θ-ξ))) …(6)。

3.如权利要求1或2所述的涡旋压缩机，其中，

在由所述式(1)及所述式(2)定义的曲线为所述外侧曲线时，所述固定旋涡体和所述摆动旋涡体各自的所述内侧曲线是如下圆组的外侧包络线，所述圆组在使外侧曲线以基圆的中心为基准旋转π[rad]而得到的曲线上具有中心，且半径与所述摆动涡旋盘的摆动半径相等，

在由所述式(1)及所述式(2)定义的曲线为所述内侧曲线时，所述固定旋涡体和所述摆动旋涡体各自的所述外侧曲线是如下圆组的内侧包络线，所述圆组在使内侧曲线以基圆的中心为基准旋转π[rad]而得到的曲线上具有中心，且半径与所述摆动涡旋盘的所述摆动半径相等。

4.如权利要求1或2所述的涡旋压缩机，其中，

所述摆动台板的外形形状为扁平形状。

5.如权利要求3所述的涡旋压缩机，其中，

所述摆动台板的外形形状为扁平形状。