CN1601090A - 涡旋式流体机械 - Google Patents

Abstract

一种提高设在搭接部上的突起的强度同时适当地设定突起的角度、在提高压缩室的密闭性的同时防止运转时动力损失、噪声等的涡旋式流体机械。其在旋转涡形体(10)的搭接部(12)的内周面(12A)、外周面(12B)上分别设置径向内侧突起(13)、径向外侧突起(14)，将这些突起(13、14)的横剖面形成三角形。从而，突起(13、14)通过凹圆弧面(13B、14B)能够防止应力集中而提高强度，顶面(13A、14A)接触搭接部(3)能够容易磨合好。另外，设定相邻的突起(13、14)的夹角α在规定的范围内。由此，能够提高压缩室(15)的密封性，另外，能够提高搭接部(12)和突起(13、14)的加工效率。

Description

涡旋式流体机械

技术领域

本发明涉及适合应用于，例如，空气压缩机、真空泵等的涡旋式流体机械。

背景技术

一般涡旋式流体机械的结构包括：固定涡形体；与该固定涡形体相对而设的旋转涡形体。另外，固定涡形体和旋转涡形体分别具有：圆板形的端面板，从该端面板的径向内侧向径向外侧卷成涡卷形，而沿轴方向直立设置在该端面板上的搭接部。这样，固定涡形体和旋转涡形体通过重合相互的搭接部，形成多个压缩室。

而且，涡旋式流体机械通过驱动轴使旋转涡形体相对固定涡形体以等旋转半径旋转，由此，能够从设在固定涡形体径向外侧的吸入口吸入气体，并且依次在各压缩室内压缩，由设在固定涡形体径内侧的排出口向外排出该压缩的气体。

另外，涡旋式流体机械中，有通过在各搭接部的周面上形成凹凸，以减小各搭接部之间的间隙、提高压缩室的密封性、提高压缩效率的结构(例如参照下述专利文献1、非专利文献1)。

[专利文献1]特开平5-141379号公报；

[非专利文献1]发明协会公开技报第2001-1746号。

应用现有技术的涡旋式流体机械，在固定涡形体、旋转涡形体的搭接部的周面上形成沿轴向延伸的多条突起(凹槽)；并且该突起在搭接部的涡卷方向，即遍及从径向内侧到径向外侧以大致相等的间隙形成。

应用上述现有技术的涡旋式流体机械由于在搭接部的周面上形成沿轴向延伸的多条突起(凹槽)，故从相对的搭接部之间漏出的压缩流体少，并且提高压缩室的密封性。

但是，应用现有技术的突起，因为其横截面是四方形，所以前端形成较宽幅度，因此，当突起接触相对侧的搭接部时，发生由摩擦阻力造成动力损失大，发出大噪声、咬接等问题。

另外，因为遍及从搭接部的径向内侧到径向外侧以等间隔形成各突起，所以为在搭接部的曲率半径减小的径向内侧密封压缩室，各突起的间隔就过大了，会导致因压缩流体漏出压缩效率下降的问题。

进而，在涡形体旋转时，如果设定各突起间的夹角全部相等，多条突起就会以大致相同的时间间隔最接近相对的周面，而且在这些最接近部位，流体通过在突起和周面之间形成的微小的间隙从高压侧的压缩室流入低压侧的压缩室，此时由流动产生旋涡，根据笛子的原理，容易发出异常声音。

因此，当运转现有技术的涡旋式流体机械时，在固定涡形体和旋转涡形体之间从多处同时发出异常声音，这些异常声音会成为高频的大噪声由流体吸入口等向外漏出，这样，存在机械的运转环境恶化的问题。

另外，采用现有的技术，在搭接部的周面设置沿着轴向的全长延伸的多条突起(凹槽)。因此，搭接部的周面上除去突起以外的部位与没设置突起的搭接部相比固定涡形体的搭接部和旋转涡形体的搭接部之间的间隙增大，因此，也会产生压缩效率降低的问题。

发明内容

本发明以上述的现有的技术问题为鉴，本发明的第一目的是提供为了提高压缩室的密封性而提高设置在搭接部上的突起的强度、同时能够防止运转时的动力损失、噪声等的涡旋式流体机械。

本发明的第二目的是提供通过搭接部的突起能够减少压缩流体泄漏，并且能够提高压缩效率的涡旋式流体机械。

本发明的第三目的是提供能够抑制由搭接部的突起产生的噪声等，能够以低噪声实现良好的运转环境的涡旋式流体机械。

按照本发明的涡旋式流体机械具有：在端面板上沿轴向直立设置的、从径向内侧向径向外侧卷成涡卷形的搭接部的第一个的涡形体；在与该涡形体相对设置的端面板上沿轴向直立设置用于与该涡形体的搭接部重合而成多个压缩室的、从径向内侧向径向外侧卷成涡卷形的搭接部的另一个的涡形体。

而且，为了解决上述课题，第第一个面采用的结构特征是：至少在上述第一个涡形体的搭接部的周面上设置在涡卷方向具有间隔、沿着轴向延伸的多条突起；该各突起的横截面的形状是将连接突起的顶部和上述周面的坡面作为凹曲面形成，并且相邻的突起的夹角α的范围设定为：上述角度α的下限值α_min，在当上述突起的高度为h、形成上述突起的部位的上述周面的曲率半径为ρ、相对的上述搭接部的内周面和外周面之间的半径方向的间隔尺寸为T时，为

${\mathrm{\α}}_{\min }=\frac{2\sqrt{(T/2)\×h}}{\mathrm{\ρ}};$

上述角度α的上限值α_max在处于上述第一个的涡形体的相邻的突起之间的搭接部周面和上述另一个的涡形体的搭接部的周面最接近时的间隙尺寸为S′、夹着上述第一个涡形体的上述最接近的搭接部的周面相邻的上述突起的顶部和上述另一个的涡形体的搭接部周面之间的间隙之中一个小的间隙尺寸为S时，满足S′＞S的范围内；并且，使与上述各突起相对的搭接部的周面是平滑面。

按照本发明第二方面，突起的凹形曲面形成为凹圆弧面。

按照本发明第三方面，在搭接部上形成的突起的凹形曲面的曲率半径R形成与搭接部的半径方向的间隔尺寸T，具有1/4×T≤R的关系。

按照本发明第四方面，使在搭接部上形成的突起的顶部宽度尺寸W₁和突起整体宽度尺寸W₂形成具有W₁×2≤W₂的关系。

按照本发明第五方面，突起形成在涡卷方向的间隔P在径向内侧窄、在径向外侧宽。

按照本发明第六方面，突起只设置在第一个的涡形体的搭接部和另一个的涡形体的搭接部的相对的内周面和外周面之中的任意一个的周面上。

按照本发明第七方面，在搭接部形成的各突起形成设置在第一个的涡形体的搭接部的内周面和外周面上、设置在另一个的涡形体的搭接部的内周面和外周面上、设置在第一个的涡形体的搭接部的内周面和另一个的涡形体的搭接部的内周面及设置在第一个的涡形体的搭接部的外周面和另一个的涡形体的搭接部的外周面之中的任一种。

按照本发明第八方面，突起的顶部的宽度W₁为0mm≤W₁≤2mm。

按照本发明第九方面，当突起顶部接近相对的搭接部的周面时，内周侧的间隙尺寸S₁和外周侧的间隙尺寸S₂具有S₁＜S₂的关系。

按照本发明第十方面，各突起设置在除去搭接部的径向最内侧的部位上。

按照本发明第十一方面，突起的高度h在0.12mm≥h≥0.03mm的范围内。

按照本发明第十二方面，只在直立设置在端面板上的搭接部之中的从该端面板离开的轴向的一部分上形成各突起。

按照本发明第十三方面，只在直立设置在端面板的搭接部之中的从该端面板离开的轴向的一部分上形成各突起，并且将除上述突起的上述搭接部的周面与上述突起的顶端面形成同一平面。

按照本发明第十四方面，只在搭接部中涡卷方向的径向内侧形成各突起，并且，在搭接部的径向外侧设置非突起形成部位。

按照本发明第十五方面，搭接部的非突起形成部位是从第一个的涡形体的搭接部和另一个的涡形体的搭接部在径向最外侧最接近的开始压缩的位置向径向内侧大致卷一圈的整个部位。

根据本发明第第一个面，由于各突起的横截面形状将连接突起顶部和上述周面的坡面作为凹形曲面形成，因而，能够将各突起的横截面形成大致的三角形，由此，能够防止应力集中提高顶部的强度，能够提高耐久性。

另外，当突起的顶部接触相对的搭接部的周面时，能够容易地磨钝或磨耗，因此，不用接触几次就能够与搭接部周面磨合好，这样，就能够减少动力损失，另外能够防止发生损伤、噪声、咬接等，能够提高耐久性、可靠性。

另外，将相邻的突起的夹角α的下限值α_min使用突起高度h、形成突起的部位的周面的曲率半径ρ、搭接部的半径方向的间隔尺寸T，设定为

${\mathrm{\α}}_{\min }=\frac{2\sqrt{(T/2)\×h}}{\mathrm{\ρ}};$

从而，例如当用立铣刀等切削工具切削加工涡形体的原料，形成搭接部时，只需沿搭接部的内周面和外周面进行切削加工，就能够快速地切削加工成原料中位于内周面和外周面之间的底面部。

这样，在制造涡形体时，通过沿两个周面进行最低限定的切削加工能够高效率地形成涡卷形的搭接部，另外，在切削加工中也能够同时加工成形各突起，因而，能够提高生产效率。

进而，当处于第一个的涡形体的相邻的突起之间的搭接部周面和另一个的涡形体的搭接部的周面最接近时的间隙尺寸为S′、夹着第一个的涡形体的上述最接近的搭接部周面相邻的突起的顶部和另一个的涡形体的搭接部周面之间的间隙之中任意一个小的间隙的尺寸为S时，设定相邻突起的夹角的上限值α_max在满足S′＞S的范围内，因而，例如即使搭接部在各突起的中间部位最接近相对的搭接部时，也能够使由突起位置形成的间隙小于由该最接近部位形成的间隙，在突起的位置能够可靠地发挥曲折密封的效率。这样，搭接部在包括突起所有的部位最接近相对的搭接部时，也都能够始终使各涡形体的搭接部之间保持小的间隙，能够提高各压缩室的密封性。

根据本发明第二方面将各突起的凹形曲面形成为凹圆弧面，因而，例如能够使用立铣刀等工具容易地加工各突起的凹形曲面，能够提高生产率。

根据本发明第三方面形成突起的凹状曲面的曲率半径R与搭接部的半径方向的间隔尺寸T具有1/4×T≤R的关系，因而，不用更换在切削加工搭接部的周面时使用的立铣刀等工具，照原样使用能够切削加各突起，能够提高生产率，实现降低成本。

根据本发明第四方面形成突起，使其顶部宽度尺寸W₁和突起整体宽度尺寸W₂具有W₁×2≤W₂的关系，因而，加宽了突起根基侧的宽度而能够提高强度、能够提高耐久性。

根据本发明第五方面，突起形成在涡卷方向的间隔P在径向内侧变窄。因而，当搭接部的曲率半径在径向内侧减小时，能够按照该曲率半径以窄的间隔配置多个突起。因此，能够将在半径方向相对的搭接部之间的间隙减小而能够提高压缩室的密封性，能够提高压缩性能。

根据本发明第六方面突起只设置在第一个的涡形体的搭接部和另一个的涡形体的搭接部相对的内周面和外周面之中的任意一个的周面上，因而，能够使突起与平滑的搭接部的周面相对，能够防止突起之间接触造成咬接等。

根据本发明第七方面，在搭接部形成的各突起形成为设置在第一个的涡形体的搭接部的内周面和外周面上、设置在另一个的涡形体的搭接部的内周面和外周面上、设置在第一个的涡形体的搭接部的内周面和另一个的涡形体的搭接部的内周面、设置在第一个的涡形体的搭接部的外周面和另一个的涡形体的搭接部的外周面的结构之中的任一种。这样，在以上任一种情况都能够使突起与平滑的搭接部的周面相对，都能够防止突起之间接触造成咬接等。

根据本发明第八方面形成突起的顶部的宽度W₁为0mm≤W₁≤2mm，因而，当突起的顶部接触相对的搭接部的周面时，能够容易地磨钝、磨耗，而不需要接触几次就能够与搭接部周面磨合好。这样，就能够减少动力损失，另外，能够防止发生损伤、噪声、咬接等，能够提高耐久性、可靠性。

根据本发明第九方面，各突起的顶部接近相对的搭接部的周面时的内周侧的间隙尺寸S₁和外周侧的间隙尺寸S₂具有S₁＜S₂的关系。因而，当在半径方向相对的搭接部之间产生接触时，能够使驱动侧的涡形体的搭接部的内周面和固定侧或者从动侧的涡形体的搭接部的外周面先接触。通过该接触，使驱动侧的涡形体在与自转力方向相同的方向上转动的力起作用，在自转力的方向上推动驱动侧的涡形体，因此，能够消除晃动，能够减小动作声，提高压缩效率。

根据本发明第十方面，在除去搭接部的径向最内侧的部位上设置各突起，因而，能够在搭接部的全长中只提高压缩室的密封性和可靠性需要突起的部位设置该突起，能够简化加工操作从而降低制造成本。

根据本发明第十一方面，突起形成的高度h在0.12mm≥h≥0.03mm的范围内。此时，搭接部受在各压缩室发生的压缩热等容易热变形，例如，已知其变形量相对于径方向是约0.03mm，因此，形成突起的高度h在0.03mm以上，这样，能够防止在发生热变形时搭接部中的位于各突起之间的部位直接接触相对的搭接部，能够保护搭接部避免由于接触造成损伤。另外，由于将突起的高度h限制在0.12mm以下，既能够确保压缩室的密封性，同时能够使突起小型化。

根据本发明第十二方面，只在搭接部中的离开端面板的轴方向的一部分上形成突起，因而能缩短突起的轴向长度，并且能够降低由于突起引起的异常声音。另外，相对于搭接部的轴向能够缩短相邻突起之间的槽部，因此，能够减少固定涡形体的搭接部和旋转涡形体的搭接部之间的平均间隙，能够提高压缩效率。而且，能够降低搭接部的内部温度，能够延长叶端密封等的寿命。另外，当在搭接部的产生热变形显著的齿顶部形成突起时，能够通过突起防止由于热变形造成的咬接。

并且，因为在搭接部的齿根侧不设置突起，所以在形成突起时，例如，只需将搭接部的周面中的成为各突起的之间的部位，从搭接部齿顶到轴向的中间位置切削加工成槽形，就能简单地形成各突起。因此，与在搭接部轴向全长设置突起的场合相比，能够减少切削搭接部的部位、能够降低加工成本，同时能够容易保证齿根侧的尺寸精度。

进而，在搭接部的齿根侧，能够将搭接部的外周面和相对的搭接部的内周面之间的间隙设定为与不设突起时的间隔尺寸相同的程度。因此，能够防止搭接部在该位置接触，能够提高可靠性。

根据本发明第十三方面，只在搭接部中的离开端面板的轴方向的一部分上形成突起，并且将除上述突起的上述搭接部的周面与上述突起的顶端面形成同一平面，因而，能够使搭接部的齿根侧的周面与突起的顶端面连续。因此，在形成突起时，例如，只需将搭接部的周面中的成为各突起的中间的部位，到轴向中间位置切削加工成槽形，所以能够简单地形成各突起。

根据本发明第十四方面，只在搭接部的涡卷方向的径向内侧形成各突起，并且在搭接部的径向外侧设置非突起的形成部位，因而，例如在在搭接部的径向最外侧形成的压缩室的封闭位置等，能够使各搭接部的平滑的周面之间最接近或者接触，由此，能够良好地密封对压缩的体积变化率影响大的径向外侧的压缩室，能够提高压缩性能。

特别地因为在搭接部的外周侧由于压缩热造成的温升少，所以难于产生咬接现象，因此，在在搭接部的外周侧设置的非突起形成部位能够减小与另一个的搭接部之间的间隙，这样，在各搭接部的径向外侧能够使平滑的周面之间可靠地最接近或者接触，能够防止由搭接部的径向内侧的突起造成的异常声音从径向外侧的吸入口等向外部泄漏。

根据本发明第十五方面，搭接部的非突起形成部位是各涡形体的搭接部在涡向最外侧、最接近的开始压缩的位置向径向内侧大致卷一圈的整个部位，因而，例如能够提高压缩开始位置的径向外侧的压缩室的密封性、能够在搭接部的从径向外侧到径向内侧的全范围内稳定地进行压缩。另外，因为在从开始压缩位置向径向内侧大约卷一圈的全范围设置非突起形成部位，所以在径向外侧必定能够在一处使各搭接部的平滑的周面之间最接近或者接触，在该周面之间最接近的部位能够确实地阻断由于径向内侧的突起造成的异音向外部泄漏。

附图说明

图1是表示应用本发明的第一实施例的涡旋式空气压缩机的纵剖面图；

图2是从图1中的箭头II-II方向看涡旋式空气压缩机的横剖面图；

图3是放大表示图2中的固定涡形体的搭接部和旋转涡形体的搭接部的主要部分的横剖面图；

图4是放大表示旋转涡形体的端面板、搭接部、径向内侧突起、径向外侧突起的一部分的局部剖断的外观立体图；

图5是放大表示旋转涡形体的搭接部、径向内侧突起、径向外侧突起的主要部分放大的横剖面图；

图6是表示切削加工旋转涡形体的搭接部时使用的切削工具的径向尺寸和径向外侧突起的高度、间隔等的关系的说明图；

图7是表示搭接部的曲率半径和外径侧突起的间隔、角度等的关系的说明图；

图8是表示搭接部的半径方向的间隔尺寸和切削工具的径方向尺寸的关系的说明图；

图9是表示径向外侧突起最接近相对的搭接部的状态的说明图；

图10是表示当在各径向外侧突起的中间部位搭接部之间最接近时，在突起的顶端侧形成小的间隙的状态的说明图；

图11是表示当在各径向外侧突起的中间部位搭接部之间最接近时，在突起的顶端侧形成大的间隙的状态的说明图；

图12是模式化地表示在径向外侧突起的中间部位搭接部之间最接近的状态的说明图；

图13是表示当在各径向外侧突起的中间部位搭接部之间最接近时，突起的顶端侧形成的间隙和各突起间的角度的关系的特性曲线图；

图14是表示应用本发明的第二实施例的涡旋式空气压缩机的横剖面图；

图15是从与图3相同的位置看固定涡形体和旋转涡形体的搭接部的主要部分放大的横剖面图；

图16是放大表示固定侧径向外侧突起的主要部分的放大的横剖面图；

图17是放大表示固定涡旋体的端面板、搭接部和固定侧径向外侧突起的一部分的局部剖开的外观立体图；

图18是从图15中的箭头XVIII-XVIII方向放大表示固定涡形体和旋转涡形体的搭接部的主要部分放大的纵剖面图；

图19是表示从图18中的箭头XIX-XIX方向看的固定涡形体的搭接部和旋转涡形体的搭接部的主要部分放大的横剖面图；

图20是从与图18相同的位置表示第二实施例的搭接部和两个比较例的搭接部的主要部分放大的纵剖面图；

图21是从与图2相同的位置表示的应用本发明的第三实施例的涡旋式空气压缩机的横剖面图；

图22是表示本发明的第一变形例的涡旋式空气压缩机的横剖面图；

图23是表示本发明的第二变形例的涡旋式空气压缩机的横剖面图；

图24是放大表示本发明的第三变形例的涡旋式空气压缩机的径向外侧突起的横剖面图。

[部件编号说明]

1，21，41  固定涡形体；

2，11，22，27，42  端面板；

3，12，23，28，43，47  搭接部；

3A，12A，23A，28A，43A，47A  内周面(周面)；

3B，12B，23B，28B，43B，47B  外用面(周面)；

8  驱动轴；10，26，46  旋转涡形体；

13  径向内侧突起；13A，144A，14A′，31A  顶部；

13B，14B，14B′，31B  凹圆弧面(凹形曲面)；

14，14′  径向外侧突起(突起)

15，15′，15″，30  压缩室；

16  切削工具；31，45，52  固定侧径向外侧突起(突起)；

34，48  旋转侧径向外侧突起(突起)；

43C，47C  非突起形成部位；

51  固定侧径向内侧突起(突起)；53  旋转侧径向内侧突起(突起)；

T  搭接部的径向间隔尺寸；R  凹圆弧形的半径；

W₁  突起顶面的宽度；W₂  突起整体的宽度；

P  搭接部的涡卷方向间隔尺寸；α  相邻突起的夹角；

α_min  角α的下限值；α_max  角α的上限值；

h  突起的高度；

S，S_OK，S_NG，S_max，S₁，S₂  突起和相对的搭接部之间的间隙尺寸；

D  切削工具的径向尺寸。

具体实施方式

以下，以涡旋式空气压缩机为例参照附图详细地说明本发明的实施例的涡旋式流体机械。

在此，图1～图13表示第一实施例，在本实施例，以在旋转涡形体上设置突起的结构为例进行说明。

图1表示涡旋式空气压缩机的纵剖面图，在该图1中，1是涡旋式空气压缩机的固定涡形体；该固定涡形体1安装在筒形壳体(没作图示)的端部。另外，固定涡形体1包括：形成圆板形且中心与后述的驱动轴8的轴线01-01一致配设的端面板2；直立设置在该端面板2的表面2A上的涡卷形的搭接部3；包围搭接部3从端面板2的径向外侧在轴方向突出的筒部4；从该筒部4沿径方向向外侧延展的法兰部5。

这里，图2是图1所示的涡旋式空气压缩机的横剖面图，如该图2所示，搭接部3以径向内侧(半径方向的内侧)为卷绕始端、以径向外侧(半径方向的外侧)为卷绕终端形成涡卷形。另外，搭接部3的内周面3A和外周面3B形成没有凹凸的平滑面。

另外，在固定涡形体1上，位于端面板2的径向外侧设置吸入口6，用于向后述的压缩室15内吸入空气，在端面板2的中央设置排出口7，用于排出在压缩室15压缩的空气。

8是能够转动地设置在壳体上的驱动轴，在该驱动轴8具有成为转动中心的轴线01-01。另外，驱动轴8形成固定涡形体1侧的顶端偏心延长的曲轴8A，成为该曲轴8A的中心线的轴线02-02相对驱动轴8的轴线01-01只偏心旋转半径ε。而且，在驱动轴8的曲轴8A上通过转动轴承9能够转动地安装后述的旋转涡形体10。

10是与固定涡形体1相对、设置在驱动轴8上的旋转涡形体，该旋转涡形体10主要由以轴线02-02为中心、形成圆板形的端面板11和从该端面板11的表面11A在轴方向直立设置的涡卷形的搭接部12构成。

而且，配设旋转涡形体10，以使搭接部12相对固定涡形体1的搭接部3，例如，R错开180°度重合。由此，在两搭接部3、12之间形成后述的多个压缩室15。而且，当涡旋式空气压缩机运转时，外周侧的压缩室15从吸入口6吸入空气，旋转涡形体10在旋转过程中将该空气一边向径向内侧移动一边依次压缩，最后，由排出口7向外排出压缩空气。

在这里，构成旋转涡形体10的搭接部12沿轴方向(轴线01-01的方向)直立设置在端面板11的表面11A上。另外，搭接部12形成以径向内侧为卷绕始端、以径向外侧为卷绕终端、具有n圈的涡卷形，此时的半径方向的间隔，即第一圈和第二圈、第二圈和第三圈、...第(n-1)圈和第n圈的间隔设定为T。

另外，在搭接部12的内周面12A和外周面12B上形成后述的径向内侧突起13和径向外侧突起14。而且，搭接部12例如，可以使用立铣刀等切削工具切削加工成涡卷形。

13、13、...是设在搭接部12的内周面12A侧的多条径向内侧突起，如图3、图4所示，该各径向内侧突起13在搭接部12的涡卷方向(长方向)具有间隔、沿轴方向延伸形成。在这里，各径向内侧突起13，从如图5所示的横剖面看时，由窄幅的顶部13A和成为连接该顶部13A与搭接部12的内周面12A的左、右的坡面的凹圆弧面13B、13B形成大致三角形。另外，各凹圆弧面13B是从顶部13A到搭接部12的内周面12A圆滑形成凹曲面。

另一个面，14、14...是在涡卷方向具有间隔、沿轴方向延伸设置在搭接部12的外周面12B侧的多条径向外侧突起，该各径向外侧突起14和上述各径向内侧突起13大体相同，具有顶部14A和成为左右的坡面的凹形曲面的凹圆弧面4B，从横剖面看时形成大致三角形。

在此，说明设置在旋转涡形体10的搭接部12的内周面12A上的径向内侧突起13的详细的形状、配置关系。

首先，如图5所示，径向内侧突起13的顶部13A从搭接部12的内周面12A突出，径方向高度h，该高度h，例如，设定为在下述式中公式1的范围内的一个确定值。

[公式1]

0.12mm≥h≥0.03mm

此时，搭接部12受到在各压缩室15发生的压缩热容易热变形，例如，已知其变形量相对于径方向是约0.03mm。因此，形成径向内侧突起13的高度h在0.03mm以上，这样，就能够防止在发生热变形时，搭接部12中的位于各突起13之间的部位直接接触相对的搭接部3，能够保护搭接部3、12避免由接触造成损伤。另外，由于将径向内侧突起13的高度h限制在0.12mm以下，这样，既能够确保压缩室15的密封性，同时能够使突起13小型化。

另外，构成搭接部12的径向内侧突起13的凹圆弧面13B，至少形成为连接顶部13A和内周面12A的坡面中的与内周面12A连接的部分(在本实施例中大致是坡面全部)。而且，凹圆弧面13B的曲率半径R如下式中的公式2，设定为搭接部12的半径方向的间隔尺寸的1/4倍以上、1倍以下。

[公式2]

1/4×T≤R≤T

另外，在设定为上述公式2的R的范围内，设定为下述公式3的范围是更理想的值。

[公式3]

2/5×T≤R≤3/5×T

由此，在切削加工搭接部12的内周面12A时，例如，不更换加工搭接部12使用的立铣刀等切削工具，就能够用同一切削工具连续加工径向内侧突起13A。另外，凹圆弧面13B能够防止应用集中，从而提高顶部13A的强度。

另外，也可以由具有在半径方向的间隔尺寸T的1/4倍以上、1倍以下的范围内的曲率半径R的简单的圆弧形成凹圆弧面13B。另外，也可以使凹圆弧面13B由连接多个圆弧形成、成为作为整体具有半径方向的间隔尺寸T的1/4倍以上的曲率半径R的凹形曲面。

另外，当设径向内侧突起13的顶部13A的宽度为W₁、设包括左右的凹圆弧面13B的突起整体宽度为W₂时，设定突起13整体的宽度W₂如下述公式4：

[公式4]

W₂≥W₂×2

由于宽幅度地形成凹圆弧面13B，径向内侧突起13具有在与固定涡形体1的搭接部3接触时也不会造成损伤的足够强度。

进而，设定径向内侧突起13的顶部13A的宽度W₁如下述公式5：

[公式5]

0mm≤W₁≤2mm

另外，在设定为上述公式5的W₁的范围内，设定为下述公式6的范围内时，能够获得更良好的压缩性能。

[公式6]

0.1mm≤W₁≤0.3mm

这样，当窄幅形成的顶部13A接触相对的固定涡形体1的搭接部3的外周面3B上时，能够容易地磨钝或者磨耗，这样，由顶部13A被磨钝，所以不需与搭接部3的外周面3B接触几次，就能够与该外周面3B磨合好。

另一个面，形成径向内侧突起13，要使其成为搭接部12的长方向的涡卷方向的间隔P在径向内侧窄、在径向外侧宽。在此，详细地说明各径向内侧突起13的配置：如图3所示，在旋转涡形体10上为了画搭接部12的渐开线，求出以旋转涡形体10的中心02(轴线02-02的位置)为中心的、半径为a的封闭线C，并且封闭线半径a是由旋转半径ε和旋转涡形体10的搭接部12的板厚度决定的该旋转涡形体10所固有的值，是画渐开线的已知参数。

而且，设与上述封闭线C相切延长的无数的切线中的任意的切线为L₁，并且设在从该切线L₁逐次偏转角α的位置的其他的切线为L₂、L₃...，于是，上述径向内侧突起13配置在上述各切线L₁、L₂、...上。

在这里，确定相邻的径向内侧突起13(各切线L₁、L₂...)的夹角α对于后述的公式14中表示的下限值α_min和公式28中表示的上限值α_max，要满足下述公式7，例如，设定为约4°～26°。

(公式7)

α_max＞α≥α_min

另外，相邻的径向内侧突起13的涡卷方向的间隔P在成为搭接部12的径向内侧的第一圈窄，在成为径向外侧的第n圈宽。这样，由于使相邻的径向内侧突起13的间隔尺寸P在径向内侧窄(小)，对于相对的搭接部3的曲率半径小、弯曲变化大的部位，也能够使径向内侧突起13的顶部13A与搭接部3的外周面3B具有规定的间隙地配置。

另外，在搭接部12的涡卷方向的全长之中除去从成为径向最内侧的卷绕始端约半圈的部位的内周面12A上形成径向内侧突起13。在该搭接部12的内周面12A，从卷绕始端约半圈的部位曲率半径最小、受热造成的尺寸变化也最小，因此不设各径向内侧突起13也能够充分密封压缩室15，所以，该部位形成平滑面。

进而，如图5所示，当顶部13A接近相对的固定涡形体1侧搭接部3的外周面3B时，径向内侧突起13的顶部13A和搭接部3的外周面3B之间的间隙尺寸S为S₁。而且，如下述公式8所示，设定该间隙尺寸S₁为小于后述的径向外侧突起14接近相对的固定涡形体1侧的搭接部3的内周面3A时的顶部14A与内周面3A的间隙尺寸S₂的值。

[公式8]

S₁＜S₂

因为这样地设定径向内侧突起13和搭接部3之间的间隙尺寸S₁小于径向外侧突起14和搭接部3之间的间隙尺寸S₂，所以当各搭接部3、12之间发生接触时，就能够使设在旋转涡形体10的搭接部12的径向内侧突起13(内周面12A)和固定涡形体1的搭接部3的外周面3B先接触。

而且，旋转涡形体10的搭接部12的径向内侧突起13一旦与固定涡形体1的搭接部3先接触，使旋转涡形体10在与自转力方向相同的方向上旋转的力就以该接触部位为支点起作用。这样，旋转涡形体10在自转力的方向上被推动，因此，例如能够消除在旋转涡形体10的壳体之间设置的防止自转机构(没作图示)等的晃动。

另一个面，关于设置在旋转涡形体10的搭接部12的外周面12B上的各径向外侧突起14的形状、配置关系等条件与上述径向内侧突起13相同。因此，省略关于径向外侧突起14的横剖面的形状等的说明。此时，径向外侧突起14的夹角α与径向内侧突起13大致相同地设定在上述公式7所示的范围内。

以下，参照着图6～图13说明确定相邻的径向内侧突起13(或者径向外侧突起14)的夹角α的下限值α_min和上限值α_max。

首先，以径向外侧突起14的夹角α为例，说明其下限值α_min的设定方法。在此，如图6所示，例如使用立铣刀等切削工具16，切削加工旋转涡形体10的材料(原材)形成径向外侧突起14。

而且，在图6中设切削工具16的径方向的尺寸(外径尺寸)为D、设相邻突起14的凹圆弧面14B的延长线的夹角为β，那么，径方向尺寸D、角度β和突起14的高度h之间存在如下述公式9所示的关系：

[公式9]

$\mathrm{\β}=4\×\sqrt{h/D}$

另外，当使用径方向尺寸D的切削工具16时，在突起14之间可能形成的最小的间隔P_min能够用下述公式10表示，将上述公式9代入该式，则能够得到公式10的右边的式。此时，以角度β小为前提条件。

[公式10]

$P_{\min }=\frac{D\×\mathrm{\β}}{2}=2\sqrt{D\×h}$

另外，如图7所示，当突起14的形成部位的搭接部12的曲率半径为ρ时，突起14间的角度(渐开角的间隔)α能够用突起14间的间隔P_min和曲率半径ρ如下述公式11表示：

[公式11]

$\mathrm{\α}=\frac{P_{\min }}{\mathrm{\ρ}}=\frac{2\sqrt{D\×h}}{\mathrm{\ρ}}$

在此，如图8所示，在切削加工旋转涡形体10的原材形成搭接部12时，通过沿着对应其内周面12A的轨迹a涡卷形地移动切削工具16切削加工内周面12A。同时通过沿着对应搭接部12的外周面12B的轨迹b涡卷形地移动切削工具16切削加工外周面12B。这样，能切削原材中位于搭接部12的内周面12A和外周面12B之间的底面部而形成涡卷形的搭接部12。

此时，如果切削工具16的径方向尺寸D小于搭接部12的间隔尺寸T的1/2，就会在切削加工内周面12A时的轨迹a和切削加工外周面12B时的轨迹b之间产生径方向的间隔，在该间隔位置原材没被加工残留着。结果，在切削加工搭接部时，在沿着两周面12A、12B切削加工以外，必须要再切削在两周面12A、12B之间残留的原材，造成切削加工率降低。

从而，为了只沿着两个周面12A、12B进行切削加工就能高效率地形成搭接部12，可以使两个轨迹a、b接触或者部分地重合，因此，必须使搭接部12的半径方向的间隔尺寸T和切削工具16的径方向尺寸D满足下述公式12：

[公式12]

$D\≥\frac{T}{2}$

结果，通过使用上述公式11、公式12能够得到下述公式13，因而，相邻的径向外侧突起14的夹角α的下限值α_min如下述公式14：

[公式13]                         [公式14]

$\mathrm{\α}=\frac{2\sqrt{D\×h}}{\mathrm{\ρ}}\≥\frac{2\sqrt{T/2\×h}}{\mathrm{\ρ}};$

${\mathrm{\α}}_{\min }=\frac{2\sqrt{T/2\×h}}{\mathrm{\ρ}}$

从而，例如作为径向外侧突起14的高度，当考虑搭接部12的热变形量的最低限使用高度h＝0.03mm(参考上述公式1)时，将该高度h代入上述公式14中，可以得出作为下限值α_min的更具体的式、即下述公式15：

[公式15]

${\mathrm{\α}}_{\min }=\frac{\sqrt{0.06\×T}}{\mathrm{\ρ}}$

这样地，在本实施例，设定相邻的径向外侧突起14的夹角α为使用上述公式12(具体地是公式14)确定的下限值α_min以上的角度。这样，在形成旋转涡形体10时，可通过最少的切削高效地加工搭接部12。

以下，参照着图9～图13说明确定径向外侧突起14的夹角α的上限值α_max。

首先，当旋转涡形体10旋转时，反复进行设在搭接部12的各部位的径向外侧突起14依次最接近固定涡形体1的搭接部3且径向外侧突起14依次离开搭接部3的动作。

在此，着眼于最接近相对的搭接部3的径向外侧突起14，如图9所示，位于其左右两侧的压缩室15成为被突起14互相隔断的状态，因此，能够提高各压缩室15的密封性。

另外，如图10所示，例如当旋转涡形体10的搭接部12在各突起14间的中间部位A最接近相对的搭接部3时，在该周面3A、12B之间形成与突起14的高度h对应的最小的间隙尺寸S′此时，夹着搭接部3、12的周面3A、12B的最接近部位(中间部位A)相邻的两个径向外侧突起14处于距离相对的搭接部3最远的状态，其之间的间隙形成最大尺寸。但是，由于预先适度地将各径向外侧突起14的夹角α设定为小的角度值(例如，角度α_OK)，所以能够将夹着中间部位A相邻的两个突起14和搭接部3之间形成的间隙中的一个小的间隙尺寸S形成为比中间部位A的间隙尺寸S′还小的间隙尺寸S_OK(S′＞S_OK)。

由此，即使在径向外侧突起14间的中间部位A间隙增大，也能够通过在突起14的位置形成的小的间隙尺寸S_OK确保各压缩室15的密封性，能够发挥径向外侧突起14的曲折密封的效果。另外，在径向外侧突起14的顶部14A和相对的搭接部3之间形成微小的间隙尺寸S₂(参照图5)，但是，该间隙尺寸S₂是包括上述间隙尺寸S′、S_OK两方的尺寸，不影响两者的大小关系，从而，省略说明。

另外，如图11所示，在将各径向外侧突起14的夹角α设定为大的值(例如，角度α_NG)时，突起14和相对的搭接部3之间的间隙尺寸S成为大于中间部位A的间隙尺寸S′的间隙尺寸S_NG(S_NG≥S′)，径向外侧突起14对于压缩室15的密封性几乎没有作用。

从而，为了利用径向外侧突起14提高压缩室15的密封性，只要在相邻的突起14间的中间部位A(搭接部12的外周面12A)最接近相对的搭接部3的内周面3A时，在夹着中间部位A相邻的两个突起14的顶部14A和搭接部3的内周面3A之间形成的间隙之中一个小的间隙尺寸S比中间部位A的间隙尺寸S′(≈突起14的高度h)小就可以。即，必须设定径向外侧突起14的夹角α，使下述公式16成立。

[公式16]

S′＞S

在此，参照着图12说明突起14和搭接部3之间的间隙尺寸S与形成突起14的角α的关系。

首先，图12模式地表示旋转涡形体10的搭接部12的中间部位A最接近固定涡形体1的搭接部3的状态(参照图10)。图中，17是部分地近似旋转涡形体10的搭接部12的外周面12B的圆弧曲线，该圆弧曲线17上的各点B相当于突起14，夹着中间部位A配置在左右两侧的对称位置。

另外，18是近似固定涡形体1的搭接部3的内周面3A的圆弧曲线，该圆弧曲线18上的点B相当于搭接部3中与突起14相对的部位。因此，线段BB′的长度表示在搭接部12的中间部位A处于最接近状态，突起14离开相对的搭接部3最远时，在突起14的顶部14A的搭接部3之间形成的间隙尺寸S(以下，称该状态的间隙尺寸S为间隙尺寸S_max)。

而且，在图12中，圆弧AB能够用其曲率半径ρ和中心角φ表示如下述公式17，圆弧AB′能够用其曲率半径ρ′和中心角φ′表示如下述公式18：

[公式17]        [公式18]

圆弧AB＝ρ×φ；圆弧AB′＝ρ′×φ′

此时，当圆弧AB的中心角φ小时，可以认为圆弧AB＝圆弧AB′，因而，能够从上述公式17、公式18导出下述公式19：

[公式19]

${\mathrm{\φ}}^{\′}=\frac{\mathrm{\ρ}}{{\mathrm{\ρ}}^{\′}}\×\mathrm{\φ}$

另外，由图12可知，在旋转涡形体10的旋转半径ε和曲率半径ρ、ρ′之间存在如下述公式20所示的关系，因而，由公式19、公式20能获得下述公式21：

[公式20]                    [公式21]

ρ′＝ρ+ε；

${\mathrm{\φ}}^{\′}=\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\ρ}+\mathrm{\ϵ}}\×\mathrm{\φ}$

另外，设线段OB′的长度为L，则在圆弧AB的曲率半径ρ、线段OB′的长度L和线段BB′的长度(间隙尺寸S_max)之间，下述公式22成立：

[公式22]

L＝ρ+S_max

另外，在由圆弧AB的中心O、圆弧AB′的中心O′和点B′形成的三角形OO′B′中，线段OO′＝ε、线段O′B′＝ρ′、角OO′B′＝φ′，因此，由三角形OO′B′应用第二余弦定理能够获得下述公式23：

[公式23]

L₂＝ε²+ρ′²-2 ×ε×ρ′×cosφ′

而且，将上述公式20、公式21和公式22代入该公式23能够导出下述公式24，将下述公式24变形能够得出下述公式25

[公式24]

${(\mathrm{\ρ}+S_{\max })}^2={\mathrm{\ϵ}}^2+{(\mathrm{\ρ}+\mathrm{\ϵ})}^2-2\×\mathrm{\ϵ}\×(\mathrm{\ρ}+\mathrm{\ϵ})\×\cos (\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\ρ}+\mathrm{\ϵ}}\×\mathrm{\φ})$

[公式25]

$\mathrm{\φ}=(1+\frac{\mathrm{\ϵ}}{\mathrm{\ρ}})\×{\cos }^{-1}\left(\frac{2\×{\mathrm{\ϵ}}^2+2\×\mathrm{\ρ}\×(\mathrm{\ϵ}-S_{\max })-S_{\max }^2}{2\×\mathrm{\ϵ}\×(\mathrm{\ρ}+\mathrm{\ϵ})}\right)$

另外，圆弧AB的中心角φ是角BOB(即，各径向外侧突起14的夹角α)的二分之一，因此，下述公式26成立：

[公式26]

α＝2×φ

从而，利用上述公式25、24能够导出各径向外侧突起14的夹角α和突起14离开相对的搭接部3最远时的间隙尺寸S_max的关系如下述公式27所示：

[公式27]

$\mathrm{\α}=2\×(1+\frac{\mathrm{\ϵ}}{\mathrm{\ρ}})\×{\cos }^{-1}\left(\frac{2\×{\mathrm{\ϵ}}^2+2\×\mathrm{\ρ}\×(\mathrm{\ϵ}-S_{\max })-S_{\max }^2}{2\×\mathrm{\ϵ}\×(\mathrm{\ρ}+\mathrm{\ϵ})}\right)$

而且，由该公式27表示的间隙尺寸S_max和角度α的关系，如图13所示，间隙尺寸S_max越增大角度α越增大。因此，当以间隙尺寸S_max为上述公式16表示的上限值时，能够获得角度α的上限值α_max。因而，通过将上述公式27中的间隙尺寸S_max置换成间隙尺寸S′，能够导出满足上述公式16的角度α的上限值α_max，如下述公式28：

${\mathrm{\α}}_{\max }=2\×(1+\frac{\mathrm{\ϵ}}{\mathrm{\ρ}})\×{\cos }^{-1}\left(\frac{2\×{\mathrm{\ϵ}}^2+2\×\mathrm{\ρ}\×(\mathrm{\ϵ}-S^{\′})-S^{\′2}}{2\×\mathrm{\ϵ}\×(\mathrm{\ρ}+\mathrm{\ϵ})}\right)$

在此，若说明上限值α_max的具体值，例如从图3可知，在相对的搭接部3的曲率半径ρ′为20mm的部位，形成突起的高度h为0.03mm时，为了要使间隙尺寸S_max小于该高度h，设定角度α例如小于约13°就可以，即，此时，角度α的上限值α_max约等于13°。另外，当形成突起14的高度h为0.12mm时，只要设定角度α小于约26°就可以，可知上限值α_max等于26°。

这样，在本实施例形成的结构，将相邻的径向外侧突起14的夹角α设定为比使用上述公式16(具体地是公式28)决定的上限值α_max小的角度。这样，当搭接部12在突起14以外的任何部位最接近相对的搭接部3时，总能够保持在突起14的位置形成的间隙尺寸S(间隙尺寸S_OK等)小于在上述最接近部位形成的间隙尺寸(图10中的间隙尺寸S′等)，在突起14的位置能够发挥曲折密封效果、提高密封性。

另外，关于设置在搭接部12的内周面12A上的各径向内侧突起13，相邻突起13的夹角α的上限值α_max和下限值α_min也与上述径向外侧突起14大体一样地进行设定。

按照本实施例制作的涡旋式空气压缩机具有上述的结构，以下，说明该涡旋式空气压缩机的动作。

首先，由电动机等动力源(没作图示)驱动驱动轴8转动，旋转涡形体10通过防止自转机构处于防止自转状态，进行以驱动轴8的轴线01-01为中心旋转半径为ε的旋转运动，在固定涡形体1的搭接部3和旋转涡形体10的搭接部12之间形成的压缩室15连续地缩小。这样，从固定涡形体1的吸入口6吸入的空气一边在各压缩室15依次被压缩，一边从固定涡形体1的排出口7作为压缩空气排到外部的储罐内(没作图示)。

如上所述，根据本实施例，在旋转涡形体10的搭接部12的内周面12A设多个径向内侧突起13，在其外周面12B上也设置多个径向外侧突起14。而且，径向内侧突起13、径向外侧突起14形成顶部13A、14A幅度窄、凹圆弧面13B、14B幅度宽的横剖面为大致三角形；形成凹形的凹圆弧面13B、14B圆滑地连接顶部13A、14A和搭接部12的内周面12A、外周面12B。

从而，径向内侧突起13、径向外侧突起14能够从顶部13A、14A通过凹圆弧面13B、14B与搭接部12的内周面12A、外周面12B圆滑地连接。由此，能够防止应力集中而提高顶部13A、14A的强度，另外，例如能够使用立铣刀等工具容易地加工。进而，径向内侧突起13、径向外侧突起14形成大致三角形的横剖面，因此能够获得高强度。

结果，径向内侧突起13、径向外侧突起14能够提高相对由接触、振动造成的损伤、长年老化等的刚性，因此，提高耐久性、可靠性。

并且，径向内侧突起13、径向外侧突起14形成窄幅的顶部13A、14A。因此，在接触相对的搭接部3时，能够使该顶部13A、14A容易磨钝或者磨耗。这样，径向内侧突起13、径向外侧突起14的顶部13A、14A不需与搭接部3接触多少次就能够磨合好，因此，能够防止动力损失、噪声、咬接等。

另外，设定突起13、14的夹角α在α_max＞α≥α_min的范围内，设定其下限值要满足作为上述的公式14所示的 ${\mathrm{\α}}_{\min }=2\×\left\{\sqrt{(T/2\×h)}\right\}/\mathrm{\ρ}.$ 由此，在切削加工旋转涡形体10的原材形成搭接部12时，就能够使用立铣刀等切削工具16沿着搭接部12的内周面12A和外周面12B切削，而且，在此时，只需沿着两个周面12A、12B切削加工就能够快速切削加工成位于原材中的内周面12A和外周面12B之间的底面部。

其结果，在制造压缩机时，只通过最少的切削就能够高效地形成涡卷形的搭接部12，另外，能够在切削加工过程中对各突起13、14也一起加工成形，从而，能够用短时间容易地形成旋转涡形体10，能够提高生产效率。

另一个面，角度α的上限值α_max在下述范围内设定，即，当各涡形体1、10的搭接部3、12的周面3B、12A(或者3A、12B)最接近时，该最接近部位的间隙尺寸S′和夹着该最接近的部位相邻的突起13(或者突起14)与相对的搭接部3之间形成的间隙尺寸中的一个小的间隙尺寸S满足上述公式16所示的S′＞S这样的范围。这样，例如即使搭接部12在各突起13(或突起14)的中间部位A最接近相对的搭接部3的场合，也能够使在突起13、14的位置形成的间隙尺寸S小于在该最接近部位形成的间隙尺寸S′，在突起13、14的位置能够确实地发挥曲折密封效果。

从而，搭接部12包括突起13、14，在任何部位最接近相对的搭接部3时，也总都能够保持搭接部3、12之间的间隙小，由此，能够提高各压缩室15的密封性、提高压缩机的性能。

另外，设定径向内侧突起13、径向外侧突起14的凹圆弧面13B、14B的曲率半径R与搭接部12的半径方向的间隔尺寸T是如公式2所示地1/4倍以上、1倍以下的关系，理想的是如公式3所示地2/5倍以上、3/5倍以下的关系。因而，能够使用，切削加工搭接部12的内周面12A、外周面12B的立铣刀等切削工具，形成径向内侧突起13、径向外侧突起14，容易加工操作，能够提高生产率、实现降低成本。

另外，设定径向内侧突起13、径向外侧突起14的突起整体的幅度W₂如公式4所示地为顶部13A、14A的幅度W₁的2倍以上。因而，能够足够宽地形成径向内侧突起13、径向外侧突起14的根部，能够进一步提高强度。

另外，设定径向内侧突起13、径向外侧突起14的顶部13A、14A的幅度W₁如公式5所示地在0mm以上、2mm以下，理想的是如公式6所示地在0.1mm以上0.3mm以下。因而，当顶部13A、14A接触相对的搭接部3时，能够容易地磨钝或者磨耗，因此，不需接触搭接部3几次就能够磨合好，能够确实地防止动力损失、噪声、咬接等。

另一个面，例如以4～26°的角度α配设相邻的径向内侧突起13、径向外侧突起14，就形成搭接部12的涡卷方向的间隔P在径向内侧狭窄、在径向外侧宽。这样，对于曲率半径小、弯曲大的搭接部3的侧向内侧的部位，也能够将涡卷方向间隔尺寸P变窄的径向内侧突起13、径向外侧突起14沿着搭接部3的外周面3B、内周面3A接近地配置，能够提高压缩室15的密封性，提高压缩性能。

另外，在搭接部12的涡卷方向全长之中除从卷绕始端卷半圈的部位以外的部位形成径向内侧突起13、径向外侧突起14，因此，能够只在必要的部分设置该径向内侧突起13、径向外侧突起14，能够使加工操作简化。

进而，径向内侧突起13的顶部13A与搭接部3的外周面3B之间的间隙尺寸S₁和径向外侧突起14的顶部14A与搭接部3的内周面3A之间的间隙尺寸S₂如公式8所示，设定具有S₁＜S₂的关系，这样，当在搭接部3、12之间发生接触时，能够使设在旋转涡形体10的搭接部12上的径向内侧突起13与固定涡形体1的搭接部3的外周面3B先接触，因此，能够使旋转涡形体10以接触部位为支点在与自转力的方向相同的方向转动，能够防止防止自转机构(没作图示)等晃动，能够提高压缩性能。

另外，在上述实施例中例示了与设置突起13、14的搭接部12的内周面12A、外周面12B的该突起13、14相对的搭接部3的外周面3B、内周面3A是在整个面上没有突起的平滑面的例，但是，不局限于此，在相对的搭接部3上也可以设突起。当该相对的搭接部3上也设突起时，只要将各突起相对的部分的外周面、内周面形成没有突起的平滑面就可以。

以下，图14～图20表示按照本发明的第二实施例，本实施例的特征是构成只在离开端面板的轴方向的一部分上形成搭接部的各突起的结构。另外，在本实施例在与上述第一实施例相同的结构部分上附加相同的符号，并且省略其说明。

21是涡旋式空气压缩机的固定涡形体，该固定涡形体21如图14、图15所示，与第一实施例大体相同地由大致圆板形的端面板22、在该端面板22的表面上沿轴方向直立设置的涡卷形的搭接部23、筒部24、法兰部(没作图示)等构成。

另外，搭接部23的内周面23A形成为没有凹凸的平滑的弯曲面，在搭接部23的外周面23B上设置后述的固定侧径向外侧突起31。进而，如图17、图18所示，在搭接部23的齿顶设置コ字形剖面的凹槽23C，在该凹槽23C中镶入涡卷形的密封条25。而且，密封条25与后述的旋转涡形体26的端面板27的表面弹性地滑动接触，防止压缩空气泄漏。

26是与固定涡形体21相对设置的旋转涡形体，该旋转涡形体26如图15、图18所示，与第一实施例大体相同地大体由圆板形的端面板27和从该端面板27的表面沿轴方向直立设置的涡卷形的搭接部28构成。

在这里，搭接部28的内周面28A形成没有凹凸的平滑的弯曲面，在搭接部28的外周面28B上设置后述的旋转侧径向外突起34。进而，在搭接部28的齿顶设置コ形剖面的凹槽28C，在该凹槽28C内镶入密封条29。而且，密封条29与固定涡形体21的端面板22的表面弹性地滑动接触。另外，在固定涡形体21和旋转涡形体26的搭接部23、28之间形成多个压缩室30，这些压缩室30通过搭接部23、28的径向外侧突起31、34能够保持高度密封状态。

31是设在固定涡形体21的搭接部23的外周面23B上的作为多条突起的固定侧径向外突起，该各固定侧径向外突起31，如图15～图19所示形成为具有大致三角形的剖面形状的凸部，从搭接部23的外周面23B向径方向外侧突出，同时沿轴方向延伸。另外，所说的沿轴方向延伸不只是在与轴平行的方向上延伸(倾斜角为0°)，例如，也包括沿着对轴倾斜±10～20°的方向延伸。

另外，固定侧径向外突起31从搭接部23的齿顶向齿根延伸到轴方向的中间位置，只在搭接部23中的轴方向离开端面板22的齿顶侧形成。另一个面，在搭接部23的齿顶侧的各固定侧径向外突起31之间形成比外周面23B凹陷的槽部32。而且，位于搭接部23的外周面23B中的齿根侧的部分(除去固定侧径向外突起31和槽部32的部分)形成为没有凹凸的平滑的弯曲面。

另外，从图16所示的横剖面看，固定侧径向外突起31由窄幅的顶部31A、和成为圆滑地连接该顶部31A和搭接部23的外周面23B的左右坡面的凹圆弧面31B、31B形成。此时，与第一实施例大致相同地设定顶部31A的幅度W₁、各凹圆弧面31B的宽度W₂和曲率半径R、搭接部23的半径方向的间隔尺寸T(参照图3)等要满足上述公式2～公式6。

另外，在形成各固定侧径向外突起31时，例如，将搭接部23的外周面23B中的要成为各突起31之间的部分，从搭接部23的齿顶到轴方向的中间位置切削加工成槽形，以该切削部位作为槽部32，于是，将各槽部32之间的部位形成为突起31。因此，除去了各固定侧径向外侧突起31和槽部32的搭接部23的外周面23B(位于各突起31和端面板22之间的外周面23B)就成为与这些突起31的顶端面(顶部31A)连续延伸的同一曲面。

另外，如图20(C)所示，形成固定侧径向外突起31的顶部31A，要在压缩室30的封闭位置隔着间隙尺寸为δ₁的间隙与后述的搭接部28的台阶部36相对；同时，形成固定侧径向外突起31间的槽部32，使在压缩室30的封闭位置隔着间隙尺寸为δ₂的间隙与搭接部28的台阶部36相对。进而，形成搭接部23的齿根侧的外周面23B，在压缩室30的封闭位置间隔着间隙尺寸为δ₃的间隙与搭接部28的内周面28A相对。而且，设定外周面23B和内周面28A的间隙尺寸δ₃小于间隙尺寸δ₂、大于间隙尺寸δ₁(δ₁＜δ₃＜δ₂)。

33是设置在固定涡形体21的搭接部23的齿根侧的台阶部，形成该台阶部33比搭接部23的齿顶侧幅度宽、向着与内周面23A相对的旋转涡形体26的搭接部28的外周面28B突出尺寸t。而且，台阶部33具有与后述的搭接部28的旋转侧径向外突起34相同的长度，并沿轴方向延伸，与旋转侧径向外突起34相对。

34是设置在旋转涡形体26的搭接部28的外周面28B上的作为多个突起的旋转侧径向外突起，该各旋转侧径向外突起34在各压缩室30的封闭位置最接近固定涡形体21的搭接部23的内周面23A(台阶部33)，由此，能够减小搭接部23的内周面23A和搭接部28的外周面28B之间的间隙。

另外，旋转侧径向外突起34和固定侧径向外突起31大致相同，从搭接部28的齿顶向齿根延伸到轴向的中间位置，只在搭接部28中的从端面板离开的轴方向的齿顶侧上形成，同时在各固定侧径向外突起31之间形成槽部35。而且，搭接部28的外周面28B中的齿根侧部分(除去旋转侧径向外突起34和槽35的部分)形成为没有凹凸的平滑的弯曲面。

另外，旋转侧径向外突起34与固定侧径向外突起31大致相同，例如具有大致三角形的横断面形状，同时具有与固定侧径向外突起31大体相同的形状和尺寸(幅度W₁、W₂、曲率半径R等)，形成。这样，在压缩室30的封闭位置，例如，在旋转侧径向外突起34的顶部和搭接部23的台阶部33之间形成间隙尺寸δ₁，在槽部35和台阶部33之间形成间隙尺寸δ₂，同时在搭接部28的外周面28B和搭接部23的内周面23A之间形成间隙尺寸δ₃。

36是设置在旋转涡形体26的搭接部28的齿根侧的台阶部，与搭接部23的台阶部33大致一样，形成该台阶部36比搭接部28的齿顶侧幅度宽，向着与内周面28A相对的固定涡形体21的搭接部23的外周面23B只突出尺寸t。而且，台阶部36具有与搭接部23的固定侧径向外突起31相同的长度，沿轴向延伸，与固定侧径向外突起31相对。

按照本实施例制造的涡旋式空气压缩机具有如上述的结构，以下说明其动作。

首先，当旋转涡形体26相对固定涡形体21旋转时，在各压缩室30的封闭位置，固定涡形体21侧的径向外突起31最接近旋转涡形体26的搭接部28的内周面28A(台阶部36)，另外，旋转涡形体26侧的径向外突起34最接近固定涡形体21的搭接部23的内周面23A(台阶部33)，因而，通过这些径向外突起31、34的曲折密封效果能够在压缩室30内封入空气，能够提高压缩室的密封性、提高压缩性能。

在这里，如图20(a)的第一比较例所示，在固定涡形体101的搭接部102和旋转涡形体103的搭接部104上都不设置径向外突起时，在封闭位置，在搭接部102、104之间能够形成防止两者接触的最小的间隔为δ₃的间隙。

另外，如图20(b)的第二比较例所示，当在各搭接部102、104的外周面102B、104B上纵贯轴向全长设置径向外突起105、106时，能够将径向外侧突起105、106的顶部和相对的搭接部104、102的内周面104A、102A之间的间隙设定为比第一比较例的间隙尺寸δ₃还小的间隙尺寸δ₁。但是，伴随着径向外突起105、106的形成，除去径向外突起105、106的外周面102B、104B和相对的搭接部104、104的内周面104A、102A之间的间隙成为比间隙尺寸δ₃还大的间隙尺寸δ₂，因此，作为整体就有平均径向间隙增大的问题。

对此，在图20(c)所示的本实施例，在搭接部23、28的外周面23B、28B，只在齿顶侧形成径向外突起31、34，同时在相对的搭接部28、23的内周面28A、23A的齿根侧上形成只突出t的台阶部36、33。因此，在齿顶侧能够将径向外突起31、34和台阶部36、33之间的间隙设定为与第二比较例相等的间隙尺寸δ₁，同时，在齿根侧能够将外周面23B、28B和内周面28A、23A之间的间隙设定为与第一比较例相等的间隙尺寸δ₃。结果，与第二比较例相比，能够减小平均径向间隙，能够提高压缩效率。

这样，在本实施例，因为只在搭接部23、28中从端面板22、27离开的轴向的一部分上形成径向外突起31、34，所以能够缩短径向外突起31、34的轴向长度，能够减小由突起31、34造成的异常声音。

另外，与第二比较例相比，因为能够相对搭接部23、28的轴方向减小相邻的突起31、34之间的槽部32、35，所以能够减小固定涡形体21的搭接部23和旋转涡形体26的搭接部28之间的平均径向间隙，能够提高压缩率。进而，提高压缩率就能够降低搭接部23、28内的温度，因此，就能够延长密封条25、29等的寿命。

另外，因为在齿根侧，搭接部23、28的外周面23B、28B和相对的搭接部28、23的内周面28A、23A之间的间隙能够设定为与第一比较例不设突起时的间隔尺寸δ₃相同，所以可以防止在该位置搭接部23、28的接触，提高可靠性。

特别地，在本实施例，只在搭接部23、28的齿顶部分上形成径向外突起31、34，因此，能够只在搭接部23、28的显著地发生热变形的齿顶部配置径向外突起31、34。结果，能够防止热变形造成的咬接，同时又能够使径向外突起31、34最接近或者接触相对的搭接部28、23，能够进一步提高压缩效率。

另外，在搭接部23、28的齿根侧不设置径向外突起31、34，将除去各固定侧径向外突起31和槽部32的搭接部23的外周面23B与突起31的顶端面(顶部31A)形成同一曲面，因而，与第二比较例那样在搭接部轴向全长设置突起相比，能够减少切削搭接部23、28的部位、能够降低加工成本，同时能够容易进行齿根侧尺寸精度控制。

另外，在固定涡形体21的搭接部23上设置固定侧径向外突起31，在旋转侧涡形体26的搭接部28上设置旋转侧径向外突起34，因而，能够使这些径向外突起31、34最接近相对的搭接部28、23的平滑的内周面28A、23A(台阶部33、36)，能够防止突起与突起之间的接触、咬接等。

另外，与第一实施例的突起13、14大体相同地形成径向外突起31、34的幅度W₁、W₂和曲率半径R等，因而，能够得到与第一实施例相同的作用效果。

以下，图21表示本发明的第三实施例，本实施例的特征在于在搭接部的径向外侧设置非突起形成部位。另外，在本实施例在与第一实施例相同的结构部分上附加相同的符号，并且省略其说明。

41是涡旋式空气压缩机的固定涡形体，与第一实施例大体相同，该固定涡形体41由端面板42、搭接部43、筒部44、法兰部(没作图示)等构成，而且，搭接部43形成具有内周面43A和外周面43B的涡卷形。

然而，在搭接部43的外周面43B上设置在轴向的全长延伸的多条固定侧径向外突起45，同时，在搭接部43的径向外侧(卷终端侧)上设置不形成固定侧径向外突起45的非突起形成部位43C。而且，非突起形成部位43C，例如具有从搭接部43的径向外侧端部向径向内侧卷一圈的长度，并且配置在成为搭接部43中的径向外侧的压缩室15′、15″的周壁的部位。

46是与固定涡形体41相对配置的旋转涡形体，与第一实施例大体相同，该旋转涡形体46具有直立设置在端面板(没作图)上的涡卷形的搭接部47，该搭接部47具有内周面47A和外周面47B。

另外，在搭接部47的外周面47B上设置在轴向全长延伸的旋转侧径向外突起48，同时，与固定涡形体41的搭接部43大体相同地在搭接部47的径向外侧(卷终端侧)上，位于径向外侧设置不形成旋转侧径向外突起48的非突起形成部位47C。而且，非突起形成部位47C，例如具有从搭接部47的径向外侧端部向径向内侧卷大约一圈半的长度，并且配置在成为搭接部47的径向外侧的压缩室15、15″的周壁的部位。

在此，将旋转涡形体46的搭接部47的卷终端侧最接近固定涡形体41的搭接部43的位置作为开始压缩的位置K，由该压缩开始的位置K，通过搭接部43、47的径向外侧形成两个压缩室15(径向外侧的压缩室15′、15″)，在这些径向外侧的压缩室15′、15″，从吸入口6吸入的空气立刻就成为被封闭的状态。

而且，在本实施例，在搭接部中的面对径向外侧的压缩室15′、15″的部位上配设非突起形成部43C、47C。因此，在压缩机运转时，在径向外侧的压缩室15′、15″的位置，能够使固定涡形体41的搭接部43和旋转涡形体46的搭接部47连续地平滑地搭接。

这样，在本实施例，形成在固定涡形体41的搭接部43中的位于径向外侧的约一圈的部位上设非突起形成部位43C、在旋转涡形体46的搭接部47的径向外侧约一圈半的部位上设置非突起形成部位47C这样的结构，因而，能够良好地保持在开始压缩位置K的压缩室15′的密封性和与压缩室15毗邻的压缩室15″的密封性。

从而，在相对压缩时的体积变化率影响大的压缩室15′、15″能够稳定地压缩空气、能够提高压缩性能，同时，能够防止突起45、48造成的异常声音通过吸入口6向外部泄漏，能够降低噪声。

另外，在上述第一实施例举例说明了在构成旋转涡形体10的搭接部12的内周面12A上设置径向内侧突起13，在搭接部12的外周面12B上设置径向外侧突起14的实施例。但是本发明不局限于此，例如也可以形成如图22所示的第一变形例那样的结构。此时，在固定涡形体1的搭接部3的内周面3A上设固定侧径向内突起51、在外周面3B上设固定侧径向外突起52。

另外，在本发明，例如，也可以形成如图23所示的第二变形例的结构。此时，可以在固定涡形体1的搭接部3的内周面3A上设置固定侧径向内突起51、在旋转涡形体10的搭接部12的内周面12A上设置旋转侧径向内突起53。

另外，在第一实施例，将突起13、14的凹圆弧面13B、14B形成为遍及整个坡面的凹形曲面。但是本发明不局限于这样的结构，只要将突起的坡面中的与搭接部的周面连接的部分形成凹形曲面就可以，例如可以形成如图24所示的第三变形例那样的结构。此时，径向外侧突起14′在连接顶部14A′和搭接部12的外周面12B的坡面中，虽然连接外周面12B的部分形成为凹形曲面(凹圆弧面)14B′，但是在接近顶部14A′的部分形成凸形曲面14C′。

另外，在第一实施例举例说明了在旋转涡形体10的搭接部12的内周面12A上设置的径向内侧突起13和外周面12B上设置的径向外侧突起14具有夹角α间隔配置在旋转方向上的结构。但是本发明不局限于该结构，例如，也可以形成将径向内侧突起13和径向外侧突起14分别具有20°的夹角配置，并且将该径向内侧突起13和径向外侧突起14在旋转方向互相相错10°，形成径向内侧突起13和径向外侧突起14错开配置的结构。

另外，本实施例举例说明了旋转涡形体10相对固定在壳体上的固定涡形体1旋转的涡旋式空气压缩机，但是本发明不局限于此，例如特开平9-133087号公报所示，也适用于分别驱动两个互相相对配置的涡轮转动的全系统转动式涡旋流体机械。

进而，在实施例中举例说明了应用于作为涡旋式流体机械的涡旋式空气压缩机的场合，但是，本发明不局限于此，也可以应用于压缩制冷剂的制冷剂压缩机等其他的涡旋式流体机械。

Claims (15)

1.一种涡旋式流体机械，其具有：在端面板上沿轴向直立设置的、从径向内侧向径向外侧卷成涡卷形的搭接部的第一个的涡形体；在与该涡形体相对设置的端面板上沿轴向直立设置用于与该涡形体的搭接部重合而形成多个压缩室的、从径向内侧向径向外侧卷成涡卷形的搭接部的另一个的涡形体，其特征在于：至少在上述第一个涡形体的搭接部的周面上设置在涡卷方向具有间隔、沿着轴向延伸的多条突起；该各突起的横截面的形状是将连接突起的顶部和上述周面的坡面作为凹曲面形成；并且相邻突起的夹角α的范围设定为：上述角度α的下限值α_min，在当上述突起的高度为h、形成上述突起的部位的上述周面的曲率半径为ρ、相对的上述搭接部的内周面和外周面之间的半径方向的间隔尺寸为T时，设定为

${\mathrm{\α}}_{\min }=\frac{2\sqrt{(T/2)\×h}}{\mathrm{\ρ}};$

上述角度α的上限值α_max，在当处于上述第一个的涡形体的相邻的突起之间的搭接部周面和上述另一个的涡形体的搭接部的周面最接近时的间隙尺寸尺寸为S′、夹着上述第一个的涡形体的上述最接近的搭接部的周面相邻的上述突起的顶部和上述另一个的涡形体的搭接部周面之间的间隙之中一个小的间隙尺寸为S时，设定为在满足S′＞S的范围内；并且，使与上述各突起相对的搭接部的周面是平滑面。

2.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，上述突起的凹形曲面形成为凹圆弧面。

3.如权利要求1或者2所述的涡旋式流体机械，其特征在于，上述突起的凹形曲面的曲率半径R与搭接部半径方向的间隔T，具有1/4T≤R的关系。

4.如权利要求1或者2所述的涡旋式流体机械，其特征在于，形成上述突起，使上述顶部宽度W₁和上述突起整体宽度W₂具有W₁×2≤W₂的关系。

5.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，形成上述各突起在涡卷方向的间隔P在径向内侧窄、在径向外侧宽的结构。

6.如权利要求1或5所述的涡旋式流体机械，其特征在于，形成只在上述第一个涡形体的搭接部和另一个涡形体的搭接部的相对的内周面和外周面之中的任意一个的周面上设置上述突起的结构。

7.如权利要求1、2或者5所述的涡旋式流体机械，其特征在于，上述各突起形成设置在第一个涡形体的搭接部的内周面和外周面上、设置在另一个涡形体的搭接部的内周面和外周面上、设置在第一个涡形体的搭接部的内周面和另一个涡形体的搭接部的内周面上、设置在第一个涡形体的搭接部的外周面和另一个涡形体的搭接部的外周面上之中任一种。

8.如权利要求1、2或者5所述的涡旋式流体机械，其特征在于，形成上述突起的顶部的宽度W₁为0mm≤W₁≤2mm。

9.如权利要求1、2或者5所述的涡旋式流体机械，其特征在于，当上述突起的顶部接近相对的搭接部的周面时，内周侧的间隙尺寸S₁和外周侧的间隙尺寸S₂具有S₁＜S₂的关系。

10.如权利要求1、2或者5所述的涡旋式流体机械，其特征在于，形成在除去上述搭接部的径向最内侧的部位上设置上述突起的结构。

11.如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，形成上述突起的高度h在0.12mm≥h≥0.03mm的范围内。

12.如权利要求1、2、5或11所述的涡旋式流体机械，其特征在于，只在直立设置在上述端面板上的搭接部中的从该端面板离开的轴向的一部分上形成各突起。

13.如权利要求1、2、5或11所述的涡旋式流体机械，其特征在于，只在直立设置在上述端面板上的搭接部中的从该端面板离开的轴向的一部分上形成上述各突起，并且将除上述突起的上述搭接部的周面与上述突起的顶端面形成为同一平面。

14.如权利要求1、2、5或11所述的涡旋式流体机械，其特征在于，只在上述搭接部中涡卷方向的径向内侧上形成上述各突起，并且，在上述搭接部的径向外侧设非突起形成部位。

15.如权利要求14所述的涡旋式流体机械，其特征在于，上述搭接部的非突起形成部位是从上述第一个涡形体的搭接部和另一个涡形体搭接部在径向最外侧最接近的开始压缩的位置向径向内侧大致卷一圈的整个部位。

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