[发明专利]涡旋形流体机械

说明书

本发明涉及容积式流体机械之一的涡旋形流体机械，特别涉及一种由圆弧和直线形成涡旋涡卷的涡旋形流体机械。

过去的涡旋形流体机械由固定涡旋部件和回转涡旋部件构成，该固定涡旋部件和回转涡旋部件具有互为偏心地组合在一起的形状相同的涡卷，其涡卷形状通常采用渐开线。该渐开线的涡卷间距是一定的，所以容积变化率也是一定的。当欲在预定尺寸内，加大最外周的密封容积(行程容积)与最内周的密封容积之比即内部容积比(设计容积比)时，如果增加涡卷的卷数，则涡卷间距减小，回转半径就减小，行程容积也就减小。其结果，内部容积的加大很有限。

另外，由于固定涡旋部件和回转涡旋部件相互偏心地组合在一起，在外周部分存在着不能利用的空间，所以，当欲减小流体机械的尺寸时，在行程容积、设计容积比的关系方面会出现各种问题。尤其是在使回转涡旋部件公转的主轴贯通回转涡旋部件及固定涡旋部件的中央部的轴贯通式涡旋形流体机械中，由于有轴贯通，最内周的密封容积(排出开始时的压缩室容积)相应减少相当于轴贯通的空间的容积，当欲减小流体机械的尺寸时，更加会产生行程容积、设计容积比关系方面的各种问题。

为了解决上述问题，在日本专利公报特开平6-213176号中揭示了一种涡旋部件结构，其涡卷的外侧部分是圆形、内侧部分是渐开线形、在外侧与内侧之间用高次曲线连接。

在上述现有技术中，涡旋部件的涡卷外侧部分是圆形，内侧部分是渐开线形，在外侧与内侧之间用高次曲线连接。因此，涡卷的加工不简单。另外，上述现有技术中，在外形及设计容积比的大小方面也存在着限界值。例如，将上述现有技术用于轴贯通式的涡旋形流体机械中时，由于在涡卷的中央部分有主轴，所以，必须将涡卷从其外侧开始卷起。而由渐开线或其它曲线构成的涡卷所形成的最小闭入室越靠外周其容积越增大，所以，为了确保一定的容积比(压缩开始时的压缩室容积与排出开始时的压缩室容积之比)，必须向外侧增多涡卷的卷数，这样，导致了涡旋部件的外形增大。另外，由于防止回转涡旋部件自转的自转防止机构形成在从涡卷结束部更往外侧方向的端板外周部，所以压缩机的外形就更加增大。因此该现有技术不可能满足以下的要求，即，例如用于制冷空调机的涡旋形压缩机中时，压缩机的额定功率为5马力、压缩机外形为直径160mm以下；用于家用空调机的涡旋形压缩机中，该压缩机的额定功率为1800瓦、压缩机的外形为直径110mm以下；用于家用电冰箱的涡旋形压缩机中，压缩机的额定功率是240瓦、压缩机外形为直径90mm以下。

本发明的第1目的是通过最大限度地利用涡旋部件外周部分周边的空间，提供一种能减小外形尺寸的涡旋形流体机械。

本发明的第2目的是将涡旋部件的涡卷基本涡曲线做成简单的构造。

本发明的第3目的是提供一种能加大设计容积比而不增大涡旋部件外形尺寸的涡旋形流体机械。

本发明的第4目的是提供一种能减小随压缩而产生的转矩变动的涡旋形流体机械。

为了实现上述目的，本发明的涡旋形流体机械由端板和直立在该端板上的涡卷形成2个涡旋部件，该2个涡旋部件的涡卷以朝向内侧的状态相互啮合着，其中的一个涡旋部件相对另一个涡旋部件从外观上看不自转地以预定回转半径公转；其特征在于，两涡旋部件的涡卷基本涡曲线的一半由同心圆形成、另一半由中心与上述同心圆圆心错开的若干个圆弧形成。另外，也可以将半径不同的若干圆弧按半径减小的顺序连接反复该连接而构成任意一方涡旋部件涡卷的基本涡曲线，用上述回转半径使上述一方涡卷的基本涡曲线作圆运动时所画出的2个包络线中的一个包络线形成另一方涡旋部件涡卷的基本涡曲线。根据情况也可以在将上述若干个圆弧按半径减小的顺序反复连接的途中设置直线。最外周的圆弧最好是半圆。

为了实现上述目的，本发明的涡旋形流体机械也可以是这样的：即，由端板和直立在该端板上的涡卷形成2个涡旋部件，该2个涡旋部件的涡卷以朝向内侧的状态相互啮合着，其中的一个涡旋部件相对另一个涡旋部件从外观上看不自转地以预定回转半径公转；其特征在于，两涡旋部件的涡卷基本涡曲线是由同心的半圆群、中心不同于该半圆群的圆弧群、连接上述半圆群和圆弧群的直线群或曲线群形成的。也可以将其中一方涡旋部件的涡卷基本涡曲线由同心的半圆群、中心不同于该半圆群的圆弧群、连接上述半圆群和圆弧群的直线群或曲线群形成，将另一方涡旋部件的涡卷曲线由用回转半径使上述一方涡旋部件的涡卷作圆运动时所画的2个包络线中的一个包络线形成。