涡旋压缩机的制作方法

专利名称：涡旋压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涡旋压縮机，其能够使涡旋部件的涡巻状巻体的 外周侧巻体高度比内周侧巻体髙度高，且能够进行可沿涡巻状巻体的 周向和巻体高度方向压縮的三维压縮。
背景技术：
近些年，对于涡旋压縮机，开发出了如下结构的涡旋压縮机，其 具有固定涡旋部件，在固定端板的一面上立起设置有固定涡巻状巻 体；以及旋转涡旋部件，在旋转端板的一面上立起设置有旋转涡巻状 巻体，且组装为相对于固定涡旋部件阻止自转的同时可进行公转旋转 驱动，其中，在固定涡旋部件和旋转涡旋部件各自的涡巻状巻体的前 端面和底面上分别设有阶梯部，且使涡巻状巻体的外周侧的巻体高度 比内周侧巻体高度高，并且可以沿涡巻状巻体的周向和巻体高度方向 进行可压縮的三维压縮。
上述涡旋压縮机具有能够不使外径大型化，而提高压縮比，从而 提高压縮性能的特点。
对于这样的涡旋压縮机，涉及对压縮时的气体泄漏产生影响、左 右压縮效率的涡巻状巻体的前端面和底面之间的叶顶间隙(叶顶余隙
(tip clearance))的设定，考虑到一对涡旋部件的热膨胀量的大小， 提出有如下方案使比涡巻状巻体的比阶梯部更靠近内周侧的叶顶间 隙与比阶梯部更靠近外周侧的叶顶间隙相比更大(参照专利文献1、2)。
专利文献l:日本特开2002-5052号公报 专利文献2:日本特开2003-35285号公报如上所述，改变阶梯部外周侧和内周侧的叶顶间隙的大小，通过 增大内周侧叶顶间隙，可以考虑到热膨胀而使运行时的叶顶间隙进行 一定程度的最优化。由此，能够降低压縮时气体泄漏，而实现压縮效 率的提高。
然而，关于热膨胀产生的影响，在上述专利文献的涡旋压縮机中， 对从吸入温度到排出温度为止的连续的温度梯度的追踪比较困难，对 于与温度梯度相对应地使叶顶间隙最优化，而使压縮性能提高来说， 是远远不够的。此外，在涡旋部件的涡巻状巻体的前端面和底面上设 置有阶梯部的情况下，端板的厚度为外周侧变薄、内周侧变厚，因此 端板的压力变形并不是与端板的厚度一致地、与压力上升和变形量大 致成比例的关系。因此，需要考虑这些情况后设定叶顶间隙。

发明内容
本发明正是鉴于这样的情况而作出的，目的在于提供一种可进行 三维压縮的涡旋压縮机，其具有如下优点考虑到热膨胀和压力变形， 使运行时的叶顶间隙最优化，降低压縮泄漏而提高压縮效率，从而能 够实现高性能化。
为了解决上述课题，本发明的涡旋压縮机采用如下方式。
亦即，本发明的第一方式的涡旋压縮机，具有固定涡旋部件， 在固定端板的一面上立起设置有固定涡巻状巻体；以及旋转涡旋部件， 在旋转端板的一面上立起设置有旋转涡巻状巻体，组装为相对于所述 固定涡旋部件阻止自转的同时可进行公转旋转驱动，所述固定涡旋部 件和所述旋转涡旋部件各自的所述涡巻状巻体的前端面和底面分别具 有阶梯部，且所述涡巻状巻体的外周侧的巻体高度比内周侧巻体高度 高，并且构成为可以从所述涡巻状巻体的周向和巻体高度方向进行三 维压縮的结构，其中，至少比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降 低，至少在比所述阶梯部更靠近内周侧处，使该涡巻状巻体的叶顶间 隙朝向该涡巻状巻体的中心侧逐渐增大。
通过在涡巻状巻体的前端面和底面分别设置阶梯部，并使涡巻状 巻体的外周侧的高度升高，在可以沿涡巻状巻体的周向和巻体高度方 向进行三维压縮的涡旋压縮机中，涡巻状巻体的热膨胀与温度大致成 比例地增大至比阶梯部更靠近内周侧的涡巻状巻体的中心侧的程度。 此外，由于比阶梯部更靠近内周侧的端板厚度变厚、更难弯曲，因此 端板的压力变形量并不与压力成比例地增大，而是比较小。在本发明 中，与此相对应地，使内周侧涡巻状巻体的高度朝向其中心侧阶段性 地或者连续地逐渐降低，使叶顶间隙朝向涡巻状巻体的中心侧逐渐增 大。由此，与高压区域中的高温区域下的连续的温度梯度相对应地， 能够使内周侧涡巻状巻体的沿涡巻方向的运行时的叶顶间隙最优化， 从而减小该叶顶间隙。因此，能够减少在高压区域中从叶顶间隙泄漏 出的气体，而有效地提高压縮效率，从而实现可进行三维压縮的涡旋 压縮机的高性能化。
进而，本发明的第二方式的涡旋压縮机，具有固定涡旋部件， 在固定端板的一面上立起设置有固定涡巻状巻体；以及旋转涡旋部件， 在旋转端板的一面上立起设置有旋转涡巻状巻体，组装为相对于所述 固定涡旋部件阻止自转的同时可进行公转旋转驱动，在所述固定涡旋 部件和所述旋转涡旋部件各自的所述涡巻状巻体的前端面和底面上分 别具有阶梯部，且所述涡巻状巻体的外周侧的巻体高度比内周侧的巻 体高度高，并且构成为能够进行三维压縮，该三维压縮能够沿所述涡 巻状巻体的周向和巻体高度方向迸行压縮的结构，其中，比所述阶梯 部更靠近外周侧的所述涡巻状巻体的高度和比所述阶梯部更靠近内周 侧的所述涡巻状巻体的高度分别朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地 或者连续地逐渐降低，各所述涡巻状巻体的叶顶间隙分别从该涡巻状 巻体的外周侧向中心侧逐渐增大。
8通过在涡巻状巻体的前端面和底面分别设置阶梯部，并使涡巻状 巻体的外周侧的高度升高，在可以沿涡巻状巻体的周向和巻体高度方 向进行三维压縮的涡旋压縮机中，涡巻状巻体的热膨胀与温度大致成 比例地增大至比阶梯部更靠近内周侧的涡巻状巻体的中心侧的程度。 此外，由于比阶梯部更靠近内周侧的端板厚度变厚、更难弯曲，因此 端板的压力变形量并不与压力成比例地增大，而是比较小。在本发明 中，与此相对应地，使外周侧和内周侧涡巻状巻体的高度朝向其中心 侧阶段性地或者连续地逐渐降低，使叶顶间隙从涡巻状巻体的外周侧 向中心侧逐渐增大。由此，与从吸入到排出为止的连续的温度梯度相 对应地，能够使外周侧和内周侧涡巻状巻体的涡巻方向的运行时的叶 顶间隙在整体范围内最优化，从而能够减小该叶顶间隙。因此，能够 在从吸入到排出为止的整个区域中减少从叶顶间隙泄漏出的气体，而 有效地提高压縮效率，从而实现可进行三维压縮的涡旋压縮机的高性 能化。
进而，本发明的第三方式的涡旋压縮机，在上述任意一种涡旋压 縮机中，比所述阶梯部更靠近外周侧的所述涡巻状巻体的最大叶顶间 隙Ao与比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体的最小叶顶间 隙Ai之间的关系为Ao《Ai。
根据本发明的第三方式，为了与从吸入到排出为止的连续的温度 梯度相对应，使外周侧涡巻状巻体的最大叶顶间隙Ao与内周侧涡巻状 巻体的最小叶顶间隙Ai之间的关系为A0《Ai，因此能够使涡巻状巻 体的从最外周到最内周为止的叶顶间隙阶段性地或者连续地逐渐增 大。因而，能够使涡巻状巻体的从最外周到最内周为止的整个范围内 运行时的叶顶间隙最优化，从而能够使该叶顶间隙整体减小。
进而，本发明的第四方式的涡旋压縮机，在上述任意一种涡旋压 縮机中，比所述阶梯部更靠近外周侧的所述涡巻状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低时的梯度EO与比所 述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的 中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低时的梯度Ei之间的关系为Eo<Ei。
根据本发明的第四方式，为了与从吸入到排出为止的连续的温度 梯度相对应，使外周侧涡巻状巻体的高度阶段性地或者连续地逐渐降 低时的梯度Eo与使内周侧涡巻状巻体的高度阶段性地或者连续地逐渐 降低时的梯度Ei之间的关系为Eo<Ei，因此能够使涡巻状巻体的从最 外周到最内周为止的叶顶间隙阶段性地或者连续地、以与内周侧的涡 巻状巻体大致相同的梯度逐渐增大。因而，能够使涡巻状巻体的从最 外周到最内周为止的整个范围内运行时的叶顶间隙最优化，从而能够 使该叶顶间隙整体减小。
进而，本发明的第五方式的涡旋压縮机，在上述任意一种涡旋压 縮机中，使比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体的高度朝向 该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低时的梯度朝向该 涡巻状巻体的中心侦ij逐渐增大。
根据本发明的第五方式，为了与从吸入到排出为止的连续的温度 梯度相对应，使内周侧涡巻状巻体的高度阶段性地或者连续地逐渐降 低时的梯度形成为朝向涡巻状巻体的中心侧逐渐增大，因此能够使涡 巻状巻体的从最外周到最内周为止的叶顶间隙阶段性地或者连续地、 以与内周侧涡巻状巻体的中心侧大致相同的梯度逐渐增大。因而，能 够使涡巻状巻体的从最外周到最内周为止的整个范围内运行时的叶顶 间隙最优化，从而能够使该叶顶间隙整体减小。
进而，本发明的第六方式的涡旋压縮机，在上述任意一种涡旋压 縮机中，至少在比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体上，在 设于其前端面的叶顶密封槽中嵌装有叶顶密封部件，在嵌装该叶顶密封部件的位置的外周端侧附近设有使所述叶顶间隙阶段性地变化的阶 梯差中的一个。
根据本发明的第六方式，由于通过外周侧涡巻状巻体和内周侧涡 巻状巻体之间的阶梯部在叶顶密封部件上产生裂缝部分，并在由此使 叶顶间隙增大的叶顶密封部件的外周端侧附近位置处设有使叶顶间隙 变化的阶梯差之一，因此，通过该阶梯差能够降低比阶梯部更靠近内 周侧的涡巻状巻体的外周端部位的叶顶间隙。因而，能够减少该部位 的气体泄漏，从而能够提高压縮效率。
进而，本发明的第七方式的涡旋压縮机，在上述任意一种涡旋压 縮机中，所述阶梯差的高度比使所述叶顶间隙阶段性地变化的其他阶 梯差的高度高。
根据本发明的第七方式，由于使设于内周侧涡巻状巻体的外周端 部位的阶梯差的高度比其他阶梯差的高度高，因此能够更为有效地减 小叶顶密封部件的裂缝部分的叶顶间隙。因而，能够进一步减少该部 位的气体泄漏，从而能够提高压縮效率。
进而，本发明的第八方式的涡旋压縮机，其具有固定涡旋部件， 在固定端板的一面上立起设置有固定涡巻状巻体；以及旋转涡旋部件， 在旋转端板的一面上立起设置有旋转涡巻状巻体且组装为相对于所述 固定涡旋部件阻止自转的同时可进行公转旋转驱动的，所述固定涡旋 部件和所述旋转涡旋部件各自的所述涡巻状巻体的前端面和底面上分 别具有阶梯部，且所述涡巻状巻体的外周侧的巻体高度比内周侧的巻
体高度高，所述各涡巻状巻体上，在分别设置于其前端面的叶顶密封 槽中嵌装有叶顶密封部件，并且构成为能够进行三维压縮，该三维压 縮能够沿所述涡巻状巻体的周向和巻体高度方向进行压縮，其中，在 比所述阶梯部更靠近外周侧的所述涡巻状巻体中所嵌装的外周侧叶顶 密封部件的顶面与巻体前端面之间的阶梯差e 1与比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体中所嵌装的内周侧叶顶密封部件的顶面与 巻体前端面之间的阶梯差e2之间的关系为e 1< e2。
通过在涡巻状巻体的前端面和底面分别设置阶梯部，并使涡巻状 巻体的外周侧的高度升高，在可以沿涡巻状巻体的周向和巻体高度方 向进行三维压縮的涡旋压縮机中，涡巻状巻体的热膨胀与温度大致成 比例地增大至比阶梯部更靠近内周侧的涡巻状巻体的中心侧的程度。 此外，由于比阶梯部靠近内周侧的端板厚度变厚、更难弯曲，因此端 板的压力变形量并不与压力成比例地增大，而是比较小。同样地，嵌 装于涡巻状巻体的前端面的叶顶密封部件也发生热膨胀，该叶顶密封 部件一般为树脂制，因此其线膨胀系数比金属制的涡巻状巻体的线膨 胀系数更大。在本发明中，与这些相对应地，使外周侧叶顶密封部件 的顶面与巻体前端面之间的阶梯差e 1与内周侧叶顶密封部件的顶面 与巻体前端面之间的阶梯差e 2之间的关系为e 1< e 2，因此能够分别 使由叶顶密封部件的热膨胀而固定的外周侧涡巻状巻体和内周侧涡巻 状巻体的运行时的叶顶间隙分别最优化，从而能够使它们的叶顶间隙 整体地减小。因此，能够减少从叶顶间隙泄漏出的气体，而提高压缩 效率，从而能够实现可进行三维压縮的涡旋压縮机的高性能化。
进而，本发明的第九方式的涡旋压縮机，在上述任意一种涡旋压 縮机中，使设于比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体上的内 周侧叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续 地逐渐加深，使所述阶梯差s 2从该涡巻状巻体的外周侧朝向中心侧逐 渐增大。
根据本发明的第九方式，与热膨胀增大至与嵌装于比阶梯部更靠 近内周侧的涡巻状巻体的叶顶密封部件的中心侧的程度相对应地，使 内周侧叶顶密封部件的深度朝向涡巻状巻体阶段性地或者连续地逐渐 加深，并使阶梯差e2从内周侧涡巻状巻体的外周侧朝向中心侧逐渐增 大。由此，与在高压区域中的髙温区域下连续的温度梯度相对应地，
12能够使由叶顶密封部件的热膨胀而固定的内周侧涡巻状巻体的沿涡巻 方向的运行时的叶顶间隙最优化，从而能够减小该叶顶间隙。因此， 能够在高压区域中减少从叶顶间隙泄漏出的气体，从而能够有效地提 高压縮效率。
进而，本发明的第十方式的涡旋压缩机，在上述任意一种涡旋压 縮机中，使设于比所述阶梯部更靠近外周侧的所述涡巻状巻体上的外 周侧叶顶密封槽的深度以及设于比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡 巻状巻体上的内周侧叶顶密封槽的深度分别朝向各自的所述涡巻状巻 体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐加深，使所述阶梯差e 1和e 2分 别从各自的所述涡巻状巻体朝向中心顶IJ逐渐增大。
根据本发明的第十方式，嵌装于外周侧和内周侧的涡巻状巻体的 外周侧和内周侧叶顶密封部件的热膨胀从外周侧朝向内周侧的中心侧 逐渐增大，与此相对应地，使外周侧叶顶密封槽的深度以及内周侧叶 顶密封槽的深度分别朝向涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐 渐加深，并且使阶梯差e 1和e 2分别从涡巻状巻体的外周侧朝向中心 侧逐渐增大。由此，与从吸入到排出为止的连续的温度梯度相对应地， 能够使由叶顶密封部件的热膨胀而固定的外周侧和内周侧涡巻状巻体 的沿涡巻方向的运行时的叶顶间隙在整体范围内最优化，从而能够减 小该叶顶间隙。因此，能够在从吸入到排出为止的整个区域中减少从 叶顶间隙泄漏出的气体，从而能够提高压縮效率。
进而，本发明的第H^ —方式的涡旋压縮机，在上述任意一种涡旋 压縮机中，使所述内周侧叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心 侧阶段性地或者连续地逐渐加深，与此相对应地，使比所述阶梯部更 靠近内周侧的涡巻状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地 或者连续地逐渐降低，使所述内周侧叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状 巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐加深时的梯度Eg与使所述涡巻 状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低时的梯度Er之间的关系为Eg〉Er。
根据本发明的第十一方式，嵌装于内周侧的涡巻状巻体的内周侧 叶顶密封部件的热膨胀朝向中心侧逐渐增大，与此相对应地，使内周 侧叶顶密封槽的深度朝向中心侧阶段性地或者连续地逐渐加深，对应 于此，使涡巻状巻体的高度朝向中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低， 并且使内周侧叶顶密封槽的深度朝向中心侧阶段性地或者连续地逐渐 加深时的梯度Eg与涡巻状巻体的高度朝向中心侧阶段性地、连续地逐 渐降低时的梯度Er之间的关系为Eg〉Er。由此，与高温高压区域内的 连续的温度梯度相对应地，能够使由叶顶密封部件的热膨胀而固定的 外周侧和内周侧涡巻状巻体的沿涡巻方向的运行时的叶顶间隙在整个 范围内最优化，从而能够减小它们的叶顶间隙。因此，能够在高压区 域中减少从叶顶间隙泄漏出的气体，从而能够提高压縮效率。
进而，本发明的第十二方式的涡旋压縮机，在上述任意一种涡旋 压縮机中，使所述内周侧和所述外周侧叶顶密封槽的深度朝向该涡巻 状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐加深，与此相对应地，使所 述内周侧和所述外周侧的所述涡巻状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的 中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低，使所述内周侧和所述外周侧叶 顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐 加深时的梯度Eg与使所述内周侧和所述外周侧的所述涡巻状巻体的高 度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低时的梯度 Er之间的关系分别为Eg>Er。
根据本发明的第十二方式，嵌装于外周侧和内周侧的涡巻状巻体 的外周侧和内周侧叶顶密封部件的热膨胀从外周侧朝向内周侧的中心 侧逐渐增大，与此相对应地，使内周侧和外周侧叶顶密封槽的深度朝 向中心侧阶段性地或者连续地逐渐加深，对应于此，使涡巻状巻体的 高度朝向中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低，使内周侧和外周侧叶 顶密封槽的深度朝向中心侧阶段性地或者连续地逐渐加深时的梯度Eg与使涡巻状巻体的高度朝向中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低时的
梯度Er之间的关系分别为Eg>Er。由此，与从吸入到排出为止连续的 温度梯度相对应地，能够使由叶顶密封部件的热膨胀而固定的外周侧 和内周侧涡巻状巻体的沿涡巻方向的运行时的叶顶间隙在整体范围内 最优化，从而能够减小该叶顶间隙。因此，能够在从吸入到排出为止 的整个区域中减少从叶顶间隙泄漏出的气体，从而能够提高压縮效率。
进而，本发明的第十三方式的涡旋压縮机，在上述任意一种涡旋 压縮机中，使设于比所述阶梯部更靠近外周侧的所述涡巻状巻体上的 外周侧叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连 续地逐渐加深，所述阶梯差e 1从该涡巻状巻体的外周侧朝向内周侧逐 渐增大，并且使设于比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体上 的叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地 逐渐加深，与此相对应地，使比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻 状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降 低，使所述内周侧叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段 性地或者连续地逐渐加深时的梯度Eg与使所述涡巻状巻体的高度朝向 该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低时的梯度Er之间 的关系为Eg〉Er。
根据本发明的第十三方式，使比阶梯部更靠近外周侧的叶顶密封 槽的深度朝向涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐加深，使 阶梯差e 1从涡巻状巻体的外周侧朝向内周侧逐渐增大，并且使比阶梯
部更靠近内周侧的叶顶密封槽的深度朝向涡巻状巻体的中心侧阶段性 地或者连续地逐渐加深，与此相对应地，使涡巻状巻体的高度朝向中 心侧阶段性地或者连续地逐渐降低，使内周侧叶顶密封槽的深度朝向 中心侧阶段性地或者连续地逐渐加深时的梯度Eg与使涡巻状巻体的高 度朝向中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低时的梯度Er之间的关系为 Eg〉Er。由此，对应于比较小的外周侧的温度梯度与比较大的内周侧 的温度梯度，能够使涡巻状巻体的外周侧和内周侧的运行时的叶顶间隙与各自的温度梯度相对应地最优化，从而能够使运行时的叶顶间隙 尽量地小。
因而，能够在从吸入到排出为止的整个区域中减少从叶顶间隙泄 漏的气体，从而能够提高压縮效率。
根据本发明，能够与从吸入到排出为止的连续的温度梯度对应地， 使涡巻状巻体的沿涡巻方向的运行时的叶顶间隙最优化，从而能够减 小该叶顶间隙。由此，能够减少从叶顶间隙泄漏出的气体，而提高压 縮效率，从而能够实现高性能化。


图1是本发明的第一实施方式所述的涡旋压縮机的局部纵剖视图。
图2A是图1所示涡旋压縮机的固定涡旋部件的透视图。 图2B是图1所示涡旋压縮机的旋转涡旋部件的透视图。
图3是图1所示的涡旋压縮机的固定涡旋部件和旋转涡旋部件的
啮合状态的俯视图。
图4是图1所示的涡旋压縮机的固定涡旋部件和旋转涡旋部件的
涡巻状巻体前端面的结构图。
图5是本发明的第二实施方式所述的的涡旋压縮机的固定涡旋部 件和旋转涡旋部件的涡巻状巻体前端部的结构图。
图6是本发明的第三实施方式所述的的涡旋压縮机的固定涡旋部 件和旋转涡旋部件的涡巻状巻体前端部的结构图。
图7是本发明的第四实施方式所述的的涡旋压縮机的固定涡旋部 件和旋转涡旋部件的涡巻状巻体前端部的结构图。
图8是本发明的第五实施方式所述的的涡旋压縮机的固定涡旋部 件和旋转涡旋部件的涡巻状巻体前端部的结构图。
图9是本发明的第六实施方式所述的的涡旋压縮机的固定涡旋部 件和旋转涡旋部件的涡巻状巻体前端部的结构图。
16图10是本发明的第七实施方式所述的的涡旋压縮机的固定涡旋 部件和旋转涡旋部件的涡巻状巻体前端部的结构图。
标号说明
S:涡旋压縮机
12:固定涡旋部件
12a: 端板
12b:涡巻状巻体
12c、 12d:前端面
12e、 12h:阶梯部
12f、 12g:底面
13:旋转涡旋部件
13a:阶梯板
13b:涡巻状巻体
13c、 13d:前端面
13e、 13h:阶梯部
13f、 13g:底面
14a、 14b、 15a、 15b:叶顶密封部件
14c、 14d、 15c、 15d:叶顶密封槽
△ 0、 Ai:叶顶间隙
So、 5i、 Sil、 5i2、5i3、 Si5、si6、；
eo、 ei、 eil、 ei2、"3、 e iN:阶梯差
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明所述的实施方式进行说明。
第一实施方式
以下，对本发明的第一实施方式使用图1至图4进行说明。
图1中表示了涡旋压縮机S的局部纵剖视图。该涡旋压縮机S为具有密闭壳体1的密闭型涡旋压縮机S，在密闭壳体1的内部设有将密 闭壳体1内分隔成高压室HR和低压室LR的排气罩2。在低压室LR 侧设置有压縮机构3和电动马达8，并且连接有吸入管6。此外，在高 压室HR侧连接有排出管7。
低压室LR内的压縮机构3设置于固定设置在密闭壳体1中的框 架5上。该压縮机构3通过经由图示省略了的轴承支撑在框架5和下 部框架4上的曲轴9连接到电动马达8，通过电动马达8的旋转而被驱 动。
压縮机构3具有一对固定涡旋部件12和与这些固定涡旋部件12 啮合而形成压縮室C的旋转涡旋部件13。固定涡旋部件12在中央部具 有排出口ll，并且固定设置于框架5上，另一方面，旋转涡旋部件13 经由驱动轴瓦与设于曲轴9 一端的曲轴销9a结合，并且被设置成在框 架5上通过十字滑环等防止自转机构IO防止其自转的同时可进行公转 旋转驱动。
固定涡旋部件12如图2A所示，构成为在端板12a的一侧面立起 设置有涡巻状巻体12b。旋转涡旋部件13如图2B所示，与固定涡旋部 件12相同地，构成为在端板13a的一侧面立起设置有涡巻状巻体13b， 特别是涡巻状巻体13b实际上形成为与固定涡旋部件12侧的涡巻状巻 体12b为相同形状。旋转涡旋部件13在相对于固定涡旋部件12相互 偏离公转旋转半径、且错开180度的相位的状态下，使涡巻状巻体12b、 13b相互啮合而组装起来。
固定涡旋部件12的端板12a上的立起设置有涡巻状巻体12b的一 侧面上设有阶梯部12h，该阶梯部12h以沿涡巻状巻体12b的涡巻方向 内周侧升高、外周侧降低的方式形成。此外，旋转涡旋部件13侧的端 板13a上与固定涡旋部件12的端板12a相同地，也在立起设置有涡巻 状巻体13b的一侧面上设有阶梯部13h，该阶梯部13h以沿涡巻状巻体
1813b的涡巻方向内周侧升高、外周侧降低的方式形成。各阶梯部12h、
13h分别以涡巻状巻体12b、 13b的涡巻中心为基准，设置在例如从各 涡巻状巻体12b、 13b的外周端(吸入侧)向内周侧(排出侧)前进" (rad:弧度)的位置。
通过设置阶梯部12h，使端板12a的底面(齿底面)分成如下两个 部位形成于内周侧的底较浅的底面12f;和形成于外周侧的底较深的 底面12g。这些相邻的底面12f、 12g之间存在构成阶梯部12h的垂直
的连接面。
与上述端板12a相同地，通过设置阶梯部13h，使端板13a的底面 (齿底面)也分成如下两个部位形成于内周侧的底较浅的底面13f; 和形成于外周侧的底较深的底面13g。这些相邻的底面13f、 13g之间 存在构成阶梯部13h的垂直的连接面。
此外，固定涡旋部件12侧的涡巻状巻体12b，与旋转涡旋部件13 的阶梯部13h相对应，使该涡巻状巻体12b的前端面(叶顶面)分割 成两个部位，且设有在涡巻方向的内周侧降低、外周侧升高的阶梯部 12e。旋转涡旋部件13侧的涡巻状巻体13b与涡巻状巻体12b相同地， 与固定涡旋部件12的阶梯部12h相对应，使涡巻状巻体13b的前端面 (叶顶面)分割成两个部位，且设有在涡巻方向的内周侧降低、外周 侧升高的阶梯部13e。
具体来说，涡巻状巻体12b的前端面通过阶梯部12e分成两个部 位形成于其内周侧的低位的前端面12c;和形成于外周侧的高位的前 端面12d，相邻的前端面12c、 12d之间存在构成阶梯部12e的垂直的 连接面。与上述涡巻状巻体12b相同地，涡巻状巻体13b的前端面也 通过阶梯部Be分成两个部位形成于内周侧的低位的前端面13c;和 形成于外周侧的高位的前端面13d，相邻的前端面13c、 13d之间存在 构成阶梯部12e的垂直的连接面。从旋转涡旋部件13的方向观察涡巻状巻体12b，构成阶梯部12e 的连接面与涡巻状巻体12b的内外两侧面顺滑地连接，并形成为具有 与涡巻状巻体12b的壁厚相等的直径的半圆形，与构成阶梯部12e的连 接面相同地，构成阶梯部13e的连接面也与涡巻状巻体13b的内外两侧 面顺滑地连接，并形成为具有与涡巻状巻体13b的壁厚相等的直径的 半圆形。
从旋转轴方向观察端板12a，构成阶梯部12h的连接面形成圆弧， 该圆弧与伴随旋转涡旋部件13的旋转、构成阶梯部13e的连接面所划 出的包络线一致，构成阶梯部13h的连接面也形成圆弧，该圆弧与构 成阶梯部12e的连接面所划出的包络线一致。
此外，在固定涡旋部件12的涡巻状巻体12b的前端面12c、 12d 上设有在阶梯部12e附近分成两部分的内周侧和外周侧的叶顶密封部 件14a、 14b。同样地，旋转涡旋部件13的涡巻状巻体13b也在其前端 面13c、 13d上设有在阶梯部13e附近分成两部分的内周侧和外周侧的 叶顶密封部件15a、 15b。
这些叶顶密封部件14a、 14b、 15a、 15b嵌装到设置于涡巻状巻体 12b和13b的前端面12c、 12d、 13c、 13d的叶顶密封槽14c、 14d、 15c、 15d中。另外，叶顶密封部件14a、 14b、 15a、 15b为例如PPS (聚苯 硫醚)、PEEK (聚醚醚酮)、PTFE (聚四氟乙烯)等树脂制。
上述叶顶密封部件14a、 14b、 15a、 15b在旋转涡旋部件12和固 定涡旋部件13之间，对该涡巻状巻体12b、 13b的前端面(叶顶面) 12c、 12d和13c、 13d以及底面(齿底面)12f、 12g和13f、 13g之间 形成的叶顶间隙进行密封，从而将从该叶顶间隙泄漏出的压縮气体抑 制到最小限度。亦即，将旋转涡旋部件13组装到固定涡旋部件12上 后，设置于低位的前端面13c上的叶顶密封部件15a与底较浅的底面12f抵接，并且设置于高位的前端面13d的叶顶密封部件15b与底较深
的底面12g抵接。同样地，设置于低位的前端面12c的叶顶密封部件 14a与底较浅的底面13f抵接，设置于高位的前端面12d的叶顶密封部 件14b与底较深的底面13g抵接。其结果是，在两涡旋部件12、 13之 间形成压縮室C，该压縮室C由相互面对设置的端板12a、 13a和涡巻 状巻体12b、 13b限定。另外，在图2A中，为了表示了固定涡旋部件 12的阶梯部形状，将固定涡旋部件12的上下逆向图示。
在图3中示出了如下状态将固定涡旋部件12和旋转涡旋部件 13组合起来而形成压縮室C，该压縮室C停止吸入而开始压縮。在该 压縮开始状态下，涡巻状巻体12b的外周端与涡巻状巻体13b的外侧 面抵接，并且涡巻状巻体13b的外周端与涡巻状巻体12b的外侧面抵 接，在端板12a、 13a、涡巻状巻体12b、 13b之间封入压縮气体，在夹 着压縮机构3的中心的对称位置上形成两个最大容积的压縮室C。在该 时刻，阶梯部12e和阶梯部13h、阶梯部13e和阶梯部12h的连接面相 互滑动接触，但是由旋转涡旋部件13旋转动作后立即分离。
此外，在上述固定涡旋部件12和旋转涡旋部件13组合起来的状 态下，阶梯部12h和阶梯部13e的外周侧和内周侧如图4所示，在受到 热影响之前的室温下，构成以下说明的叶顶间隙。另外，在以下对阶 梯部12h和阶梯部13e的结构进行说明，然而阶梯部13h和阶梯部12e 也采用相同的结构。此外，叶顶间隙为数10um程度的水平，为了图 示方便，将其夸张地示出。
如图4所示，固定涡旋部件12的底较深的底面12g和旋转涡旋部 件13的涡巻状巻体13b的前端面13d之间形成有最大为A o的叶顶间 隙，该叶顶间隙越向涡巻状巻体13b的前端面13d的外周侧(图示左 侧)越逐渐减小。即，涡巻状巻体13b的前端面13d的高度(巻体高 度)从外周侧(图示左侧)向内周侧(图示右侧)以固定的阶梯差50 阶段性地逐渐降低。由此，叶顶间隙从外周侧(图示左侧)向内周侧(图示右侧)阶段性地逐渐增大。
同样地，固定涡旋部件12的底较浅的底面12f和旋转涡旋部件13 的涡巻状巻体13b的前端面13c之间形成有最小为Ai的叶顶间隙，该 叶顶间隙越向涡巻状巻体13b的前端面13c的内周侧越逐渐增大。艮口， 涡巻状巻体13b的前端面13c的高度(巻体高度)从外周侧(图示左侧) 向内周侧(图示右侧)以固定的阶梯差Si阶段性地逐渐降低。由此， 叶顶间隙从外周侧(图示左侧)向内周侧(图示右侧)阶段性地逐渐 增大。
此外，上述叶顶间隙Ao和Ai的关系为Ao《Ai，上述阶梯差So 与Si的关系为S『Si。
根据以上说明的本实施方式，起到以下的作用效果。
本实施方式的涡旋压縮机S的固定涡旋部件12和旋转涡旋部件 13，在各自的涡巻状巻体12b、 13b的前端面12c和12d之间、13c和 13d之间以及底面12f和12g之间、13f和13g之间，分别具有阶梯部 12e和12h以及阶梯部13e和13h，并且涡巻状巻体12b、 13b的外周侧 的巻体高度构成为比内周侧巻体高度还要高，因此可以沿涡巻状巻体 12b、 13b的周向和巻体高度方向进行所谓的三维压縮。其中，被压縮 的制冷剂气体从吸入位置到排出位置为止，以大致连续的温度梯度升 温。与此相伴地，涡旋部件12、 13的温度也升高，涡巻状巻体12b、 13b与其温度和长度(高度)成比例地产生热膨胀。
另一方面，制冷剂气体在从吸入压被压縮到排出压为止的过程中， 压力大致成比例地上升，其反作用力施加到端板12a、 13a上。由于该 压縮反作用力，在一般的涡旋压縮机中，越靠近压力大致成比例地变 高的端板12a、 13a的中央部，产生的弯曲越大，而越靠近外周侧弯曲 变小。然而，在上述涡旋压縮机S中，由于端板12a、 13a的厚度在比阶梯部12h、 13h靠近内周侧处变厚，因此可以考虑到端板中央部的压 力变形量(弯曲量)不会那么变大，在压縮运行时的热膨胀和压力变 形对叶顶间隙产生的影响基本以热膨胀产生的影响为主。
在本实施方式中，固定涡旋部件12的底较深的底面12g和旋转涡 旋部件13的涡巻状巻体前端面13d之间的叶顶间隙从外周侧向内周侧 阶段性地逐渐增大，此外，固定涡旋部件12的底较浅的底面12f与旋 转涡旋部件13的涡巻状巻体前端面13c的叶顶间隙从外周侧向内周侧 阶段性地逐渐增大，因此对应于上述的从吸入到排出为止的连续的温 度梯度，能够使涡巻状巻体12b、 13b的前端面12c、 12d和13c 、 13d 的涡巻方向上的运行时的叶顶间隙在整个范围内最优化，并且能够使 该叶顶间隙整体地尽可能地减小。
因此，能够在从吸入到排出的整个区域中减少从叶顶间隙泄漏出 的气体，并提高压縮效率，使可进行三维压缩的涡旋压縮机高性能化。
此外，由于使底面12g和前端面13d之间的最大叶顶间隙Ao和 底面12f和前端面13c之间的最小叶顶间隙△ i的关系构成为△ o《A i， 因此能够使涡巻状巻体12b、 13b的从最外周到最内周为止的叶顶间隙 阶段性地逐渐增大。由此，能够使涡巻状巻体12b、 13b从最外周到最 内周在整个范围内运行时的叶顶间隙最优化，能够使该叶顶间隙尽可 能地减小。
另外，在上述说明中，使底面12g和前端面13d之间的叶顶间隙 以及底面12f和前端面13c之间的叶顶间隙分别从外周侧向内周侧阶段 性地逐渐增大，然而也可以使底面12g和前端面13d之间的叶顶间隙 为固定的叶顶间隙Ao，而仅使底面12f和前端面13c之间的叶顶间隙 Ai从外周侧向内周侧阶段性地逐渐增大。这样，通过仅使阶梯部12h 和13e以及比阶梯部12e和13h更靠近内周侧的叶顶间隙阶段性地变 化，就能够对应于高温高压区域的连续的温度梯度，使涡巻状巻体12b、
2313b的比阶梯部更靠近内周侧的涡巻方向的运行时的叶顶间隙最优化， 并能够减小该叶顶间隙。由此，能够降低高压区域的从叶顶间隙Ai泄 漏出的气体，并能有效地提高压縮效率，从而使可进行三维压縮的涡 旋压縮机S高性能化。
第二实施方式
接着，对本发明的第二实施方式使用图5进行说明。
本实施方式相对于上述第一实施方式，使涡巻状巻体12b、 13b的 前端面的高度(巻体高度)阶段性地变化时的方式不同。其他方面与 第一实施方式相同，因此省略说明。
在上述第一实施方式中，使前端面12c和12d以及前端面13c和 13d分别以固定的阶梯差So和5i ( S0=Si)阶段性地进行高度变化， 然而在本实施方式中，使各涡巻状巻体12b、 13b的阶梯部12e、 13e 的内周侧的前端面12c、 13c的阶梯差Sil比外周侧的前端面12d、 13d 的阶梯差5o更大(S0< 5il)。
如上所述，通过使内周侧的前端面12c、 13c的阶梯差Sil比外周 侧的前端面12d、 13d的阶梯差5o更大(S0<Sil)，能够使外周侧 的前端面12d、 13d的高度朝向中心侧阶段性地逐渐降低时的梯度(Eo) 与使内周侧的前端面12c、 13c的高度朝向中心侧阶段性地逐渐降低时 的梯度(Ei)之间的关系为Eo〈Ei。
由此，能够使涡巻状巻体12b、 13b的从最外周到最内周为止的叶 顶间隙阶段性地逐渐增大。特别是在温度梯度较大的比阶梯部12e、 13e 更靠近内周侧的高温区域，能够以更大的梯度(Ei)使叶顶间隙Ai阶 段性地逐渐增大。因此，能够使涡巻状巻体从最外周到最内周为止的 整个范围内的运行时的叶顶间隙最优化，从而能够使该叶顶间隙整体 性地减小。第三实施方式
接着，对本发明的第三实施方式使用图6进行说明。
本实施方式相对于上述第一和第二实施方式，使涡巻状巻体12b、 13b的前端面的高度(巻体高度)阶段性地变化时的方式不同。而其他 方面与第一和第二实施方式相同，因此省略说明。
在本实施方式中，使外周侧的前端面12d、 13d以固定的阶梯差5 o阶段性地改变高度，但是内周侧的前端部12c、 13c朝向中心侧、使 阶梯差Si2、 Si3、 SiN逐渐增大(Si2< 5i3< SiN)。
如上所述，通过使内周侧的前端面12c、 13c的阶梯差5i2、 Si3、 SiN朝向中心侧逐渐增大(Si2< Si3< 5iN)，能够使朝向中心侧阶 段性地逐渐降低内周侧的前端面12c、 13c的高度时的梯度(Ei)朝向 中心侧逐渐增大。
由此，能够使涡巻状巻体12b、 13b的从最外周到最内周为止的叶 顶间隙阶段性地逐渐增大。特别是在温度梯度较大的比阶梯部12e、 13e 更靠近内周侧，能够以更大的梯度(Ei)使叶顶间隙Ai阶段性地逐渐 增大。因此，能够使涡巻状巻体从最外周到最内周为止的整个范围内 的运行时的叶顶间隙最优化，从而能够使该叶顶间隙整体性地减小。
第四实施方式
接着，对本发明的第四实施方式使用图7进行说明。
本实施方式相对于上述第一至第三实施方式，使涡巻状巻体12b、 13b的内周侧前端面12c、 13c的阶梯差的产生方式不同。其他方面与 第一至第三实施方式相同，因此省略说明。在本实施方式中，在内周侧的前端面12c、 13c的嵌装有叶顶密封 部件14a、 15a的位置的外周端侧附近，设置一个使叶顶间隙阶段性地 变化的阶梯差Si，该阶梯差Si5比其他阶梯差5i6、 SiN更高。
这样，通过在内周侧的前端面12c、13c的嵌装有叶顶密封部件14a、 15a的位置的外周端侧附近设置一个阶梯差5 i5，能够降低该部位的叶 顶间隙Ai。特别是由于使阶梯差Si5比其他阶梯差Si6、 5iN的高度 高，因此能够使叶顶密封部件14a、 15a的裂缝部分的叶顶间隙更为有 效地减小。因而，能够减少该部位的气体泄漏，而提高压縮效率。
第五实施方式
接着，对本发明的第五实施方式使用图8进行说明。
本实施方式相对于第一至第四实施方式，嵌装到涡巻状巻体12b、 13b的前端面12c、 12d、 13c、 13d的叶顶密封部件14a、 14b、 15a、 15b
的嵌装结构不同。其他结构与第一实施方式相同，因此省略说明。
在本实施方式中，如图8所示，设嵌装于涡巻状巻体12b、 13b的 比阶梯部12e、 13e更靠近外周侧的叶顶密封槽14d、 15d中的外周侧叶 顶密封部件14b、 15b的顶面和巻体前端面12d、 13d之间的阶梯差为 e o，设嵌装于比阶梯部12e、 13e更靠近内周侧的叶顶密封槽14c、 15c 中的内周侧叶顶密封部件14a、 15a的顶面与巻体前端面12c、 13c之间 的阶梯差为ei，此时，阶梯差eo、 ei的关系为eo〈ei。
上述叶顶密封部件14a、 14b、 15a、 15b为如上所述的树脂制，比 金属制的涡巻状巻体12b、 13b的线膨胀系数更大。在本实施方式中， 与此相对应地，使外周侧叶顶密封部件14b、 15b的顶面与巻体前端面 12d、 13d之间的阶梯差e o和内周侧的叶顶密封部件14a、 15a的顶面 与巻体前端面12c、 13c之间的阶梯差e i的关系为e o< e i。由此，能 够使由叶顶密封部件14a、 14b、 15a、 15b的热膨胀而固定的比阶梯部12e、 13e更靠近外周侧和内周侧的涡巻状巻体12b、 13b的运行时的叶 顶间隙，亦即，叶顶密封部件14a、 14b、 15a、 15b的顶面与对方涡旋 部件12、 13的底面12f、 12g、 13f、 13g之间的叶顶间隙分别最优化， 从而能够整体性地减小该叶顶间隙。
因而，能够减少从叶顶间隙泄漏出的气体，从而提高压縮效率， 实现可进行三维压縮的涡旋压縮机的高性能化。
第六实施方式
接着，对本发明的第六实施方式使用图9进行说明。
本实施方式相对于上述第五实施方式，在使叶顶密封槽14c、 14d 和15c、 15d的深度朝向涡巻状巻体12b、 13b的中心侧阶段性地逐渐加 深这方面不同。其他方面与第五实施方式相同，因此省略说明。
在图9中示出了如下内容使涡巻状巻体12b、 13b的比阶梯部 12e、 13e更靠近内周侧的叶顶密封槽14c、 15c的深度朝向涡巻状巻体 12b、 13b的中心侧以固定的阶梯差e il阶段性地逐渐加深，并使内周 侧叶顶密封部件14a、 15a的顶面与巻体前端面12c、 13c之间的阶梯差 e i朝向涡巻状巻体12b、 13b的中心侧逐渐增大。
内周侧叶顶密封部件14a、 15a的热膨胀越靠近涡巻方向的中心侧 越大。与此相对应地，如上所述，通过使比阶梯部12e、 13e更靠近内 周侧的内周侧叶顶密封部件14a、 15a的顶面与巻体前端面12c、 13c之 间的阶梯差e i朝向涡巻状巻体12b、 13b的中心侧逐渐增大，能够与 高温高压区域的连续的温度梯度相对应地，使由叶顶密封部件14a、 15a 的热膨胀而固定的比阶梯部12e、 13e更靠近内周侧的涡巻状巻体12b、 13b的涡巻方向上的运行时的叶顶间隙，亦即，叶顶密封部件14a、 15a 的顶面与对方涡旋部件12、 13的底面12f、 13f之间的叶顶间隙最优化， 从而能够减小该叶顶间隙。因而，能够降低高压区域的从叶顶间隙泄漏出的气体，而有效地 提高压縮效率。
另外，在上述说明中，说明了使比阶梯部12e、 13e更靠近内周侧 的叶顶密封槽14c、 15c的深度朝向涡巻状巻体12b、 13b的中心侧以固 定的阶梯差sil阶段性地逐渐加深的实施方式，然而对于比阶梯部 12e、 13e更靠近外周侧的叶顶密封槽14d、 15d，也可以与上述相同地， 使其深度朝向内周侧以固定的阶梯差e ol (图示省略)阶段性地逐渐 加深，并使外周侧叶顶密封部件14b、 15b的顶面和巻体前端面12d、 13d之间的阶梯差s o (图示省略)朝向涡巻状巻体12b、 13b的中心侧 逐渐增大。
根据上述说明，能够分别使外周侧叶顶密封部件14b、 15b和内周 侧叶顶密封部件14a、 15a的阶梯差e o和e i从涡巻状巻体的外周侧向 中心侧逐渐增大。由此，能够与从吸入到排出为止的连续的温度梯度 对应地，使由叶顶密封部件14a、 14b、 15a、 15b的热膨胀而固定的外 周侧和内周侧的涡巻状巻体12b、 13b的涡巻方向上的运行时的叶顶间 隙，亦即，叶顶密封部件14a、 14b、 15a、 15b的顶面与对方涡旋部件 12、 13的底面12f、 12g、 13f、 13g之间的叶顶间隙在整个范围内最优 化，从而能够减小该叶顶间隙。
因而，能够降低从吸入到排出为止的整个区域中从叶顶间隙泄漏 出的气体，而有效地提高压縮效率。
第七实施方式
接着，对本发明的第七实施方式使用图IO进行说明。
本实施方式相对于上述第五和第六实施方式，在使叶顶密封槽 14c、 14d和15c、 15d的深度朝向涡巻状巻体12b、 13b的中心侧阶段性地逐渐加深的同时，使涡巻状巻体12b、 13b的前端面12c、 12d和 13c、 13d的高度(巻体高度)朝向中心侧阶段性地逐渐降低这方面不 同。其他方面与第五和第六实施方式相同，因此省略说明。
在图10中示出了如下内容使涡巻状巻体12b、 13b的比阶梯部 12e、 13e更靠近内周侧的叶顶密封槽14c、 15c的深度朝向涡巻状巻体 12b、 13b的中心侧以固定的阶梯差e il阶段性地逐渐加深，并且使涡 巻状巻体12b、 13b的前端面12c、 13c的高度(巻体高度)朝向中心侧 以固定的阶梯差Si阶段性地降低，使内周侧叶顶密封部件14a、 15a 的顶面和巻体前端面12c、 13c之间的阶梯差e i朝向涡巻状巻体12b、 13b的中心侧阶段性地按照e i2< e i3< e iN的方式逐渐增大。g卩，对 于前端面12c、 13c的阶梯差5 i，使叶顶密封槽14c、 15c的阶梯差e il 变大(Si<eil)，并且使叶顶密封槽14c、 15c的深度阶段性地加深 时的梯度(Eg)比使前端面12c、 13c的高度阶段性地降低时的梯度(Er) 更大(Er<Eg)，由此使内周侧叶顶密封部件14a、 15a的顶面与巻体 前端面12c、 13c之间的阶梯差e i朝向中心侧阶段性地增大(e i2< e i3< e iN)。
由此，能够与高温高压区域的连续的温度梯度相对应地，使由叶 顶密封部件14a、 15a的热膨胀而固定的比阶梯部12e、 13e更靠近内周 侧的涡巻状巻体12b、 13b的涡巻方向上的运行时的叶顶间隙，亦即， 使叶顶密封部件14a、 15a的顶面与对方涡旋部件12、 13的底面12f、 13 f之间的叶顶间隙分别最优化，从而能够减小该叶顶间隙。
因而，能够降低高压区域的从叶顶间隙泄漏出的气体，而有效地 提高压縮效率。
另外，在上述说明中，说明了使比阶梯部12e、 13e更靠近内周侧 的叶顶密封槽14c、 15c的深度和使涡巻状巻体12b、 13b的前端面12c、 13c的高度阶段性地变化的实施方式，然而对于比阶梯部12e、 13e更靠近外周侧的叶顶密封槽14d、 15d和涡巻状巻体12b、 13b的前端面 12d、 13d，也可以与上述相同地，使其深度和高度阶段性地变化，使 外周侧叶顶密封部件14b、 15b的顶面和巻体前端面12d、 13d之间的 阶梯差eo (图示省略)朝向涡巻状巻体12b、 13b的内周侧阶段性地 逐渐增大。
由此，能够与从吸入到排出为止的连续的温度梯度相对应地，使 由叶顶密封部件14a、 14b、 15a、 15b的热膨胀而固定的外周侧和内周 侧的涡巻状巻体12b、 13b的涡巻方向上的运行时的叶顶间隙，亦即， 叶顶密封部件14a、 14b、 15a、 15b的顶面与对方涡旋部件12、 13的底 面12f、 12g、 13f、 13g之间的叶顶间隙在整个范围内最优化，从而能 够减小该叶顶间隙。
因而，能够降低从吸入到排出为止的整个区域中从叶顶间隙泄漏 出的气体，而有效地提高压縮效率。
第八实施方式
接着，对本发明的第八实施方式使用图9和图IO进行说明。
本实施方式为使各涡巻状巻体12b、 13b的比阶梯部12e、 13e 更靠近外周侧的前端面12d、 13d和叶顶密封槽14d、 15d为图9所示 方式，使比阶梯部12e、 13e更靠近内周侧的前端面12c、 13c和叶顶密 封槽14c、 15c的方式为图IO所示方式。
根据上述结构，能够与比较小的外周侧温度梯度和比较大的内周 侧温度梯度相对应地，使涡巻状巻体的比阶梯部12e、 13e更靠近外周 侧和内周侧的运行时的叶顶间隙对应于各自的温度梯度而最优化，从 而能够尽可能地减小运行时的叶顶间隙。
因而，能够降低从吸入到排出为止的整个区域中从叶顶间隙泄漏出的气体，而有效地提高压縮效率。
另外，在上述的各实施方式中，使各涡巻状巻体12b、 13b的前端
面12c、 12d、 13c、 13d的高度和叶顶密封槽14c、 14d、 15c、 15d的深
度分别阶段性地变化，然而也可以形成为圆锥状地连续地变化。
此外，本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主 旨的范围内可以进行适当变更。
权利要求
1. 一种涡旋压缩机，其具有固定涡旋部件，在固定端板的一面上立起设置有固定涡卷状卷体；以及旋转涡旋部件，在旋转端板的一面上立起设置有旋转涡卷状卷体，并且组装为相对于所述固定涡旋部件在阻止自转的同时可进行公转旋转驱动，所述固定涡旋部件和所述旋转涡旋部件各自的所述涡卷状卷体的前端面和底面分别具有阶梯部，且所述涡卷状卷体的外周侧的卷体高度比内周侧卷体高度高，并且构成为能够进行三维压缩，该三维压缩能够沿所述涡卷状卷体的周向和卷体高度方向进行压缩，其中，至少使比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡卷状卷体的高度朝向该涡卷状卷体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低，至少在比所述阶梯部更靠近内周侧处，使该涡卷状卷体的叶顶间隙朝向该涡卷状卷体的中心侧逐渐增大。
2. —种涡旋压縮机，其具有固定涡旋部件，在固定端板的一面 上立起设置有固定涡巻状巻体；以及旋转涡旋部件，在旋转端板的一 面上立起设置有旋转涡巻状巻体，且组装为相对于所述固定涡旋部件 阻止自转的同时可进行公转旋转驱动，所述固定涡旋部件和所述旋转涡旋部件各自的所述涡巻状巻体的 前端面和底面分别具有阶梯部，且所述涡巻状巻体的外周侧的巻体高 度比内周侧巻体高度高，并且构成为能够进行三维压縮，该三维压縮能够沿所述涡巻状巻 体的周向和巻体高度方向进行压縮，其中，使比所述阶梯部更靠近外周侧的所述涡巻状巻体的高度和内周侧 的所述涡巻状巻体的高度分别朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或 者连续地逐渐降低，各自的所述涡巻状巻体的叶顶间隙分别从该涡巻 状巻体的外周侧向中心侧逐渐增大。
3. 根据权利要求1或2所述的涡旋压縮机，比所述阶梯部更靠近 外周侧的所述涡巻状巻体的最大叶顶间隙Ao与比所述阶梯部更靠近 内周侧的所述涡巻状巻体的最小叶顶间隙A i之间的关系为A o《A i 。
4. 根据权利要求2或3所述的涡旋压縮机，使比所述阶梯部更靠 近外周侧的所述涡巻状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性 地或者连续地逐渐降低时的梯度Eo与使比所述阶梯部更靠近内周侧的 所述涡巻状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续 地逐渐降低时的梯度Ei之间的关系为Eo<Ei。
5. 根据权利要求1至3中任意一项所述的涡旋压縮机，使比所述 阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中 心侧阶段性地或者连续地逐渐降低时的梯度朝向该涡巻状巻体的中心 侧逐渐增大。
6. 根据权利要求1至5中任意一项所述的涡旋压縮机，至少在比 所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体上，在设于其前端面的叶 顶密封槽中嵌装有叶顶密封部件，在嵌装该叶顶密封部件的位置的外 周端侧附近设有使所述叶顶间隙阶段性地变化的阶梯差中的一个。
7. 根据权利要求6所述的涡旋压縮机，所述阶梯差的高度比使所 述叶顶间隙阶段性地变化的其他阶梯差的高度高。
8. —种涡旋压縮机，其具有固定涡旋部件，在固定端板的一面 上立起设置有固定涡巻状巻体；以及旋转涡旋部件，在旋转端板的一 面上立起设置有旋转涡巻状巻体，且组装为相对于所述固定涡旋部件 阻止自转的同时可进行公转旋转驱动，所述固定涡旋部件和所述旋转涡旋部件各自的所述涡巻状巻体的 前端面和底面分别具有阶梯部，且所述涡巻状巻体的外周侧的巻体高 度比内周侧巻体高度高，在所述各涡巻状巻体上，在分别设置于其前端面的叶顶密封槽中 嵌装有叶顶密封部件，并且构成为能够进行三维压縮，该三维压縮能够沿所述涡巻状巻 体的周向和巻体高度方向进行压縮，比所述阶梯部更靠近外周侧的所述涡巻状巻体中所嵌装的外周侧 叶顶密封部件的顶面与巻体前端面之间的阶梯差e o与比所述阶梯部 更靠近内周侧的所述涡巻状巻体中所嵌装的内周侧叶顶密封部件的顶 面与巻体前端面之间的阶梯差ei之间的关系为eo< ei。
9. 根据权利要求8所述的涡旋压縮机，使设于比所述阶梯部更靠 近内周侧的所述涡巻状巻体上的内周侧叶顶密封槽的深度朝向该涡巻 状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐加深，使所述阶梯差e i从该涡巻状巻体的外周侧朝向中心侧逐渐增大。
10. 根据权利要求8所述的涡旋压縮机，使设于比所述阶梯部更 靠近外周侧的所述涡巻状巻体上的外周侧叶顶密封槽的深度以及设于 比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体上的内周侧叶顶密封槽 的深度分别朝向各自的所述涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地 逐渐加深，所述阶梯差e o和s i分别从各自的所述涡巻状巻体的外周侧朝向 中心侧逐渐增大。
11. 根据权利要求9或IO所述的涡旋压縮机，使所述内周侧叶顶 密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐加 深，与此相对应地，使比所述阶梯部更靠近内周侧的涡巻状巻体的高 度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低，使所述内周侧叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段 性地或者连续地逐渐加深时的梯度Eg与使所述涡巻状巻体的高度朝向 该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低时的梯度Er之间 的关系为Eg>Er。
12. 根据权利要求9或IO所述的涡旋压縮机，使所述内周侧和所 述外周侧叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者 连续地逐渐加深，与此相对应地，使所述内周侧和所述外周侧的所述 涡巻状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐 渐降低，使所述内周侧和所述外周侧叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体 的中心侧阶段性地或者连续地逐渐加深时的梯度Eg与使所述内周侧和所述外周侧的所述涡巻状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段 性地或者连续地逐渐降低时的梯度Er之间的关系分别为Eg〉Er。
13. 根据权利要求8所述的涡旋压縮机，使设于比所述阶梯部更靠近外周侧的所述涡巻状巻体上的外周侧 叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐 渐加深，使所述阶梯差e o从该涡巻状巻体的外周侧朝向内周侧逐渐增大， 并且，使设于比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状巻体上的 叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐 渐加深，与此相对应地，使比所述阶梯部更靠近内周侧的所述涡巻状 巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降 低，使所述内周侧叶顶密封槽的深度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段 性地或者连续地逐渐加深时的梯度Eg与使所述涡巻状巻体的高度朝向该涡巻状巻体的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低时的梯度Er之间 的关系为Eg>Er。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种可进行三维压缩的涡旋压缩机，其考虑到热膨胀和压力变形，使运行时的叶顶间隙最优化，能够降低压缩泄漏，提高压缩效率，实现高性能化。该涡旋压缩机的涡卷状卷体(13b)的前端面(13c、13d)和底面具有阶梯部(13e)，涡卷状卷体(13b)的外周侧的卷体高度比内周侧卷体高度高，能够沿涡卷状卷体(13b)的周向和卷体高度方向进行可压缩的三维压缩，其中，比阶梯部(13e)更靠近内周侧的涡卷状卷体(13b)的高度朝向涡卷状卷体(13b)的中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低，在比阶梯部(13)更靠近内周侧，涡卷状卷体的叶顶间隙(Δi)朝向涡卷状卷体(13b)的中心侧逐渐增大。
文档编号F04C18/02GK101449061SQ20078001868
公开日2009年6月3日 申请日期2007年12月27日 优先权日2006年12月28日
发明者佐藤创, 宫本善彰, 木全央幸, 馆石太一, 高须洋悟 申请人:三菱重工业株式会社