涡旋式流体机械的制作方法

专利名称：涡旋式流体机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡旋式流体机械，尤其涉及推力承载构造。
背景技术：
例如适用于制冷回路的压縮机的涡旋式流体机械在壳体内包括定涡盘和 动涡盘，这些定涡盘和动涡盘彼此配合而形成压力室。
使动涡盘相对于定涡盘回转运动，随着该回转运动，将制冷回路的制冷剂 (工作流体)吸入压力室内并在压力室内对其进行压縮。之后，将压縮后的制 冷剂从压力室经由压縮机的排出口向制冷回路的冷凝器排出。
在上述制冷剂的压縮工序中，由于压力室内的制冷剂的压力成为高压，因 此会对动涡盘施加较大的推力负载，该推力负载使动涡盘沿其轴线方向从定涡 盘分离。
这种推力负载会阻碍动涡盘顺畅地进行回转运动，因此，压縮机在壳体的 支撑面与动涡盘之间具有推力承载装置、即推力轴承。在日本专利特开
2005-248925号公报、日本专利特开2005-291151号公报和日本专利特开 2005-307949号公报所公开的涡旋式流体机械中，作为推力轴承，具有周向排 列的多个承压片。各承压片被保持在壳体支撑面上形成的保持孔或保持槽内。
在上述公报所记载的各涡旋式流体机械中，为了防止承压片的断裂、磨损 或烧结等，需要将各承压片与动涡盘的基板平行配置，并将与动涡盘相对滑动 的所有承压片的滑动面位于同一平面。
因此，要求在支撑壁上形成的保持孔或保持槽的各底面也与动涡盘的基板 平行，并使其离开动涡盘的基板的距离相同。
另一方面，由于承压片在保持孔或保持槽的各底面上也进行滑动，因此还 要对保持孔或保持槽的各底面进行研磨，以减小表面粗糙度。然而，很难通过加工和研磨来使保持孔或保持槽的各底面离开动涡盘的基板的距离相同、也就 是使保持孔或保持槽的深度成为一定值，导致制造成本上升。

发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种具有能以简单的结构使与动 涡盘相对滑动的各承压片的滑动面位于同一平面、可确保良好的滑动特性 的推力承载装置的涡旋式流体机械。
为了实现上述目的，本发明的涡旋式流体机械包括固定在具有吸入 口和排出口的壳体内的定涡盘；与该定涡盘之间形成压力室、并可相对于 所述定涡盘进行回转运动的动涡盘；设置在所述壳体上、用于支撑来自所 述动涡盘的推力负载的支撑壁；以及配置在所述动涡盘与所述支撑壁之间 的推力承载装置。所述推力承载装置包括形成在所述支撑壁上的环状支 撑面；固定在所述支撑面上的保持板；形成在所述保持板上、在所述保持 板的两面开口的保持孔；以及保持在所述保持孔内、与所述支撑面和动涡 盘双方成面接触的承压片。
在本发明的涡旋式流体机械所使用的推力承载装置中，承压片以被保持 在保持板的保持孔内的状态与支撑壁的支撑面和动涡盘成面接触。因此， 无需在支撑面上形成一定深度的保持孔或保持槽，只要将支撑面研磨成平 坦形状，就可使与动涡盘相对滑动的承压片的滑动面位于同一平面。其结 果是，采用该流体机械的推力承载装置，能以简单的结构使来自动涡盘的 推力负载均匀地作用在各承压片上，可防止承压片的断裂、磨损或烧结等， 确保良好的滑动特性。
最好所述壳体包括涡盘外壳，该涡盘外壳通过0形圈与所述支撑壁气 密连结，用于收容所述定涡盘，所述保持板呈环状，所述保持板的外周部 按压所述0形圈。
在最佳的涡旋式流体机械所使用的推力承载装置中，由于保持板呈环 状，利用保持板的外周部来限制0形圈，因此，收容O形圈的支撑壁或涡 盘外壳的环形槽的形状变得简单。其结果是，该流体机械容易制造，可廉价地生产。
最好所述壳体还包括驱动外壳，该驱动外壳通过所述支撑壁与所述涡 盘外壳气密连结，将传递用于使所述动涡盘进行回转运动的动力的转轴的 至少一部分包围，所述吸入口形成在所述驱动外壳上，涡旋式流体机械还 包括贯穿所述支撑壁和保持板的连通孔。
在最佳的涡旋式流体机械中，工作流体可通过连通孔朝定涡盘和动涡盘 的周围顺畅地流动，可高效地朝压力室供给工作流体。工作流体中含有的 润滑油也可充分地朝定涡盘和动涡盘供给，使这些涡盘之间的滑动部有效 地润滑。其结果是，该流体机械可确保耐久性，并可削减消耗的动力。
最好所述壳体还包括驱动外壳，该驱动外壳通过所述支撑壁与所述涡 盘外壳气密连结，将传递用于使所述动涡盘进行回转运动的动力的转轴的 至少一部分包围，所述吸入口形成在所述驱动外壳上，所述支撑壁具有 供所述动涡盘的凸缘部从一侧插入、供所述转轴的端部从另一侧插入的轴 孔；形成在所述轴孔的另一侧、供用来支撑所述转轴的轴承进行固定的縮 径部；以及贯穿所述縮径部的润滑油供给孔。
在最佳的涡旋式流体机械中，润滑油可通过润滑油供给孔朝凸缘部与转 轴的连结部顺畅地供给。其结果是，该流体机械可确保耐久性，并可削减 消耗的动力。
最好所述保持板由树脂形成。
在最佳的涡旋式流体机械中，由于保持板由树脂形成，因此保持板容易 成形。因此，该流体机械容易制造，可廉价地生产。而且，由于树脂制的 保持板重量轻，因此可实现流体机械的轻量化，应用该流体机械的车辆等 的燃料费增加。


图1是表示作为涡旋式流体机械的压縮机的纵剖视图。 图2是沿图1中的II-II线的横剖视图。
图3是表示应用于图1的压縮机并安装了第二连接销的动涡盘的后视图。图4是放大表示图1中的推力轴承附近的部分的图。
图5是沿图1中的V-V线的横剖视图。
图6是表示图4的推力轴承所使用的保持板的俯视图。
具体实施例方式
图1表示了作为实施形态的涡旋式流体机械的压縮机。该压縮机例如被装 入车辆用空调装置的制冷回路中，用于对制冷回路的制冷剂(工作流体)进行 压縮。制冷剂中含有作为润滑油的冷冻机油，该冷冻机油与制冷剂一起向压縮 机内的轴承、各种滑动面供给，对它们进行润滑。
压缩机具有大致圆筒状的壳体10，从图1中看，该壳体10从左向右 依次具有驱动外壳(电动机外壳)12、支撑壁14和涡盘外壳16。驱动外壳 12和涡盘外壳16夹着支撑壁14彼此结合，在这些外壳12、 16的外周壁 12a、 16a与支撑壁14之间分别夹有0形环17a、 17b。
在驱动外壳12的外周壁12a上，在驱动外壳12的端壁12b侧形成有 吸入口 18，吸入口 18与制冷回路的低压侧连接。另一方面，在外周壁12a 的支撑壁14侧形成有供电口 20，供电口20被供电插头(未图示)堵住。
在外周壁12a的内周面上固定有圆筒状的定子22，定子22位于吸入 口 18与供电口 20之间。在定子22上巻绕有线圈24，从线圈24引出引线 (未图示)，引线气密地贯穿供电插头。因此，可通过引线从外部对线圈 24供电。
在定子22的径向内侧配置有电枢26，电枢26具有由层叠电磁钢板 构成的筒状磁芯28、以及贯穿磁芯28中央的转轴30。在对线圈24供电时， 转轴30可与磁芯28 —体旋转。
转轴30从驱动外壳12的端壁12b —直到达支撑壁14。转轴30的端 壁12b侧的端部被径向轴承32可自由旋转地支撑，该径向轴承32配置在 端壁12b的轴承孔内。支撑壁14形成有贯穿其中央的轴孔14a，转轴30 具有被配置在轴孔14a内的大径端部30a。在轴孔14a的驱动外壳12侧形 成有孔径小于涡盘外壳16侧的縮径部(凸缘部)33，在縮径部33的内侧配置有径向轴承34。径向轴承34将转轴30的大径端部30a附近的部分可 自由旋转地支撑。
另外，最好在支撑壁14上形成有贯穿縮径部33的润滑油供给孔14b， 润滑油供给孔14b在轴孔14a内的台阶面处开口。最好在支撑壁14上还形 成有贯穿其外周部的多个连通孔14c。
另一方面，在涡盘外壳16的外周壁16a上，在涡盘外壳16的端壁16b 侧形成有排出口 36，排出口 36与制冷回路的高压侧连接。在涡盘外壳16 内利用固定螺栓38固定着定涡盘40，在定涡盘40的基板40a与端壁16b 之间隔出排出室42。另外，排出口 36在排出室42内开口。
在定涡盘40的基板40a的外周部与涡盘外壳16的外周壁16a之间夹 有0形环，另一方面，在基板40a的中央部形成有排出孔44。排出孔44 利用簧片阀46进行开闭，簧片阀46的开度被阀按压件48限制。另外，簧 片阀46和阀按压件48固定在隔出排出室42的基板40a的背面上。
定涡盘40具有一体形成于其基板40a的支撑壁14侧的涡旋壁40b， 与同样具有基板50a和涡旋壁50b的动涡盘50啮合。这些涡旋壁40b、 50b 的形状分别由渐开线确定。因此，在定涡盘40与动涡盘50之间形成有多 个压力室52，且动涡盘50可相对于定涡盘40进行回转运动。
随着动涡盘50的回转运动，压力室52恰好在定涡盘40和动涡盘50 的径向外侧形成，在其容积减小的同时朝径向内侧移动，并在径向中央部 消失。另外，工作流体在径向外侧被吸入压力室52中，当压力室52到达 径向中央部时，压力室52内的工作流体的压力超过簧片阀46的关闭压力， 压力室52内的工作流体便会向排出室42排出。
另外，定涡盘40和动涡盘50例如由铝合金构成，在这些涡盘40、 50 的表面上通过耐酸铝处理形成有耐酸铝膜。在各涡旋壁40b、 50b的前端配 置有端部密封件，端部密封件与相对回转的对象即涡盘50、 40的基板50a、 40a滑动接触。
在动涡盘50与转轴30之间连结有转换机构，该转换机构将转轴30的 旋转运动转换成动涡盘50的回转运动。具体而言，从转轴30的大径端部30a朝着动涡盘50突出有曲柄销54， 在曲柄销54上安装有偏心衬套56。另一方面，动涡盘50的基板50a位于 支撑壁14的附近，在基板50a的支撑壁14侧的背面上一体并同轴地形成 有凸缘部50c。凸缘部50c从基板50a的背面突出到支撑壁14的轴孔14a 内，将偏心衬套56收容在内侧。在凸缘部50c的内周面与偏心衬套56的 外周面之间配置有滚针轴承58，偏心衬套56和动涡盘50被滚针轴承58 可相对旋转地连结。
另外，在偏心衬套56上安装有平衡配重60，动涡盘50的回转运动因 平衡配重60而稳定。
另外，在动涡盘50与支撑壁14之间形成有多个自转制动件62，当动 涡盘50回转运动时，自转制动件62阻止动涡盘50自转运动。
具体如图2所示，支撑壁14具有环状的支撑面64，支撑面64与动涡 盘50的基板50a的外周部相对。在支撑面64上沿周向以90度的等间隔形 成有大致圆形的凹陷66。各自转制动件62具有配置在凹陷66内的链环部 件68，链环部件68利用从凹陷66的底面中心突出的第一连接销70可相对 旋转地与支撑壁14连结。另外，链环部件68利用从动涡盘50的基板50a 突出的第二连接销72可相对旋转地与动涡盘50连结。
如图3所示，第二连接销72同轴地配置在凸缘部50c的径向外侧。第 一连接销70和第二连接销72与转轴30的轴线平行，并在凹陷66的径向 上分离。当动涡盘50回转运动时，自转制动件62的链环部件68以第一连 接销70为中心在凹陷66内旋转，由此，可阻止通过第二连接销72与链环 部件68连结的动涡盘50的自转运动。
另外，在动涡盘50与支撑壁14之间还设置有推力轴承74，该推力轴 承74用于支撑来自动涡盘50的推力负载。参照图4，推力轴承74具有保 持板76，该保持板76相对于支撑壁14的支撑面64以面接触状态固定。
具体而言，如图5和图6所示，保持板76呈与支撑面64的平面形状 大致一致的环状，具有多个卡合孔78。在各卡合孔78内嵌合有从支撑面 14突出的卡合销80，由于这些卡合孔78和卡合销80，保持板76被固定成
10相对于支撑面64不能相对旋转。
另外，在保持板76上与支撑壁14的各凹陷66的形状和位置一致地形 成有大致圆形的四个缺口部82。因此，保持板76的内缘形状为四个缺口部 82的大致圆形的周缘以及使缺口部82的周缘彼此相连且曲率与轴孔14a 相等的四个圆弧84的组合形状。因此，保持板76不会妨碍自转制动件62 的功能。
另外，在保持板76上与在支撑面64上开口的连通孔14c的开口端的 位置一致地形成有多个吸入孔85。因此，支撑壁14两侧的空间通过连通孔 14c和吸入孔85相连。
另外，保持板76具有十二个保持孔86，各保持孔86在保持板76的 两面开口。这些保持孔86分别呈圆形，在缺口部77之间的各区域内三个 一组地等间隔配置。保持板76的材质没有特别的限制，但最好是合成树脂。
在各保持孔86内可自由旋转地嵌合有扁平圆筒形状的承压片88。承 压片88可由金属、陶瓷、合成树脂或合成橡胶等材料形成，但考虑到成形 性，承压片88最好由合成树脂形成。
再次参照图4，承压片88的厚度比保持板76的厚度即保持孔86的深 度大，在承压片88的一个端面与支撑面64成面接触的状态下，承压片88 的另一端部从保持孔86突出。承压片88的从保持孔86突出的另一端面与 动涡盘50的基板50a的背面成面接触。保持板76的厚度为卡合销80从支 撑面14突出的突出长度以上，卡合销80和动涡盘50不会干涉。
另外，如图4所示，支撑壁14的支撑面64侧作为直径比涡盘外壳16 的外周壁16a的内径小的小径部形成，在外周壁16a与小径部之间隔出的 环形槽内配置有O形圈17a。保持板76的外周部覆盖环形槽，作为环形槽 内的O形圈17a的压板起作用。
在上述压縮机中，当对定子22供电时，电枢26、即转轴30旋转。转 轴30的旋转运动被转换成动涡盘50的回转运动。随着该回转运动，可执 行由将制冷剂吸入压力室52的吸入工序、压力室52内的制冷剂的压縮工 序以及从压力室52向排出室42排出制冷剂的排出工序构成的一连串工序。换言之，可将制冷剂从制冷回路的低压侧吸入压縮机内，在压縮机内对吸 入的制冷剂进行压縮，之后将其向制冷回路的高压侧排出。
采用上述推力轴承74，在动涡盘50的回转运动中，各承压片88被动 涡盘50的基板50a带动滑动而在保持孔86内旋转，由此，承压片88可相 对于支撑面64和动涡盘50的基板50a的的滑动面中的一方或双方滑动。
采用上述压縮机所使用的推力轴承74，承压片88以被保持在保持板 76的保持孔86内的状态与支撑壁14的支撑面64和动涡盘50的基板50a 成面接触。因此，无需在支撑面64上形成一定深度的保持孔或保持槽，只 要将支撑面64研磨成平坦形状，就可使与动涡盘50相对滑动的承压片88 的滑动面位于同一平面。其结果是，采用该压縮机的推力轴承74，能以简 单的结构使来自动涡盘50的推力负载均匀地作用在各承压片88上，可防 止承压片88的断裂、磨损或烧结等，确保良好的滑动特性。
另外，采用上述压縮机的推力轴承74，由于利用保持板76的外周部 来限制0形圈17a，因此构成用于收容0形圈17a的环形槽的支撑壁14或 涡盘外壳16的形状变得简单。其结果是，该压缩机容易制造，可廉价地生 产。
另外，在上述压縮机中，虽然收容电动马达的驱动外壳14与收容定涡 盘40、动涡盘50的涡盘外壳16之间被支撑壁14隔开，在驱动外壳14上 形成了吸入口 18，但制冷剂仍可通过连通孔14c和吸入孔85朝定涡盘40、 动涡盘50的周围顺畅地流动，可高效地朝压力室52供给制冷剂。制冷剂 中含有的润滑油也可充分地朝定涡盘40、动涡盘50供给，使这些涡盘40、 50之间的滑动部有效地润滑。其结果是，该压縮机可确保耐久性，并可削 减消耗的动力。
另外，在上述压縮机中，可通过润滑油供给孔14b朝凸缘部50c与转 轴30的连结部、即曲柄销54、偏心衬套56和滚针轴承58顺畅地供给润滑 油。其结果是，该压縮机可确保耐久性，并可削减消耗的动力。
另外，在上述压縮机中，由于保持板76由树脂形成，因此保持板76 容易成形。因此，该压縮机容易制造，可廉价地生产。而且，由于树脂制的保持板76重量轻，因此可实现压縮机的轻量化，应用该压縮机的车辆等 的燃料费增加。
本发明并不局限于上述一实施形态，可进行各种变形。
例如，虽然一实施形态的压縮机将由定子22、线圈24和电枢26构成 的电动马达收容在驱动外壳12内，但也可将带轮、电磁离合器以可旋转的 形态设置在驱动外壳的外侧来代替电动马达。这种情况下，驱动外壳的将 带轮、电磁离合器可旋转地支撑的部分形成为小径部，在小径部与带轮或 电磁离合器之间设置轴承。另外，在从驱动外壳突出的转轴30的端部连结 带轮、电磁离合器。
在一实施形态中，保持板76呈平坦的环状，但只要可保持承压片88 且与动涡盘50和自转制动件62不产生干涉即可，保持板76的形状和厚度 没有特别的限制。另外，虽然保持板76具有作为0形圈17a的按压件的功 能，但保持板76也可不具有作为按压件的功能。
在一实施形态中，承压片88的平面形状呈圆形，但承压片88的平面 形状并没有特别的限制，也可以呈圆弧状。另外，也可根据承压片88的平 面形状对保持承压片88的保持板76的保持孔86的形状也作适当变更，例 如，保持孔86也可以是圆弧状延伸的槽。
在一实施形态中，卡合销80从支撑面64突出，但其根部也可与在支 撑面64上形成的孔嵌合或从支撑面64—体突出。另外，也可将卡合销与 保持板76形成为一体，并使卡合销与在支撑面64上形成的卡合孔卡合。
在一实施形态中，在支撑壁14上形成有润滑油供给孔14b和连通孔 14c，在保持板76上形成有吸入孔85，但也可不形成这些润滑油供给孔14b、 连通孔14c和吸入孔85。
本发明的涡旋式流体机械并不局限于装入车辆用空调装置的制冷回路 用的压縮机，当然也可用作各种领域的压縮机或膨胀器。
权利要求
1. 一种涡旋式流体机械，其特征在于，包括固定在具有吸入口和排出口的壳体内的定涡盘；与所述定涡盘之间形成压力室、并可相对于所述定涡盘进行回转运动的动涡盘；设置在所述壳体上、用于支撑来自所述动涡盘的推力负载的支撑壁；以及配置在所述动涡盘与所述支撑壁之间的推力承载装置，所述推力承载装置包括形成在所述支撑壁上的环状支撑面；固定在所述支撑面上的保持板；形成在所述保持板上、在所述保持板的两面开口的保持孔；以及保持在所述保持孔内、与所述支撑面和动涡盘双方成面接触的承压片。
2. 如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于， 所述壳体包括涡盘外壳，该涡盘外壳通过0形圈与所述支撑壁气密连结，并用于收容所述定涡盘， 所述保持板呈环状， 所述保持板的外周部按压所述O形圈。
3. 如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于， 所述壳体还包括驱动外壳，该驱动外壳通过所述支撑壁与所述涡盘外壳气密连结，并将传递用于使所述动涡盘进行回转运动的动力的转轴的至 少一部分包围，所述吸入口形成在所述驱动外壳上，所述涡旋式流体机械还包括贯穿所述支撑壁和保持板的连通孔。
4. 如权利要求2所述的涡旋式流体机械，其特征在于， 所述壳体还包括驱动外壳，该驱动外壳通过所述支撑壁与所述涡盘外壳气密连结，并将传递用于使所述动涡盘进行回转运动的动力的转轴的至少一部分包围，所述吸入口形成在所述驱动外壳上，所述涡旋式流体机械还包括贯穿所述支撑壁和保持板的连通孔。
5. 如权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于，所述壳体还包括驱动外壳，该驱动外壳通过所述支撑壁与所述涡盘外 壳气密连结，并将传递用于使所述动涡盘进行回转运动的动力的转轴的至 少一部分包围，所述吸入口形成在所述驱动外壳上，所述支撑壁具有供所述动涡盘的凸缘部从一侧插入、供所述转轴的端部从另一侧插入 的轴孔；形成在所述轴孔的另一侧、供用来支撑所述转轴的轴承进行固定的縮 径部；以及贯穿所述縮径部的润滑油供给孔。
6. 如权利要求2所述的涡旋式流体机械，其特征在于，所述壳体还包括驱动外壳，该驱动外壳通过所述支撑壁与所述涡盘外 壳气密连结，并将传递用于使所述动涡盘进行回转运动的动力的转轴的至 少一部分包围，所述吸入口形成在所述驱动外壳上，所述支撑壁具有供所述动涡盘的凸缘部从一侧插入、供所述转轴的端部从另一侧插入 的轴孔；形成在所述轴孔的另一侧、供用来支撑所述转轴的轴承进行固定的縮 径部；以及贯穿所述縮径部的润滑油供给孔。
7. 如权利要求3所述的涡旋式流体机械，其特征在于， 所述壳体还包括驱动外壳，该驱动外壳通过所述支撑壁与所述涡盘外壳气密连结，并将传递用于使所述动涡盘进行回转运动的动力的转轴的至少一部分包围，所述吸入口形成在所述驱动外壳上， 所述支撑壁具有供所述动涡盘的凸缘部从一侧插入、供所述转轴的端部从另一侧插入 的轴孔；形成在所述轴孔的另一侧、供用来支撑所述转轴的轴承进行固定的縮 径部；以及贯穿所述縮径部的润滑油供给孔。
8. 如权利要求4所述的涡旋式流体机械，其特征在于，所述壳体还包括驱动外壳，该驱动外壳通过所述支撑壁与所述涡盘外 壳气密连结，并将传递用于使所述动涡盘进行回转运动的动力的转轴的至 少一部分包围，所述吸入口形成在所述驱动外壳上，所述支撑壁具有供所述动涡盘的凸缘部从一侧插入、供所述转轴的端部从另一侧插入 的轴孔；形成在所述轴孔的另一侧、供用来支撑所述转轴的轴承进行固定的縮 径部；以及贯穿所述縮径部的润滑油供给孔。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的涡旋式流体机械，其特征在于，所述 保持板由树脂形成。
全文摘要
一种涡旋式流体机械，包括与定涡盘(40)之间形成压力室(52)、并可相对于定涡盘(40)进行回转运动的动涡盘(50)；设置在壳体(10)上、用于支撑来自动涡盘(50)的推力负载的支撑壁(14)；以及配置在动涡盘(50)与支撑壁(14)之间的推力轴承(74)。推力轴承(74)包括形成在支撑壁(14)上的环状支撑面(64)；固定在支撑面(64)上的保持板(76)；形成在保持板(76)上、在保持板(76)的两面开口的保持孔(86)；以及保持在保持孔(86)内、与支撑面(64)和动涡盘(50)双方成面接触的承压片(88)。
文档编号F04C18/02GK101454574SQ20078001968
公开日2009年6月10日 申请日期2007年4月10日 优先权日2006年4月21日
发明者武井祐治 申请人:三电有限公司