[发明专利]涡旋压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡旋压缩机，其能够使涡旋部件的涡卷状卷体的外周侧卷体高度比内周侧卷体高度高，且能够进行可沿涡卷状卷体的周向和卷体高度方向压缩的三维压缩。

背景技术

近些年，对于涡旋压缩机，开发出了如下结构的涡旋压缩机，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，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卷状卷体的前端面和底面上分别设有阶梯部，且使涡卷状卷体的外周侧的卷体高度比内周侧卷体高度高，并且可以沿涡卷状卷体的周向和卷体高度方向进行可压缩的三维压缩。

上述涡旋压缩机具有能够不使外径大型化，而提高压缩比，从而提高压缩性能的特点。

对于这样的涡旋压缩机，涉及对压缩时的气体泄漏产生影响、左右压缩效率的涡卷状卷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：使比涡卷状卷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1：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，能够降低压缩时气体泄漏，而实现压缩效率的提高。

然而，关于热膨胀产生的影响，在上述专利文献的涡旋压缩机中，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，而使压缩性能提高来说，是远远不够的。此外，在涡旋部件的涡卷状卷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缩的涡旋压缩机，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，降低压缩泄漏而提高压缩效率，从而能够实现高性能化。

为了解决上述课题，本发明的涡旋压缩机采用如下方式。

亦即，本发明的第一方式的涡旋压缩机，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，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，并且构成为可以从所述涡卷状卷体的周向和卷体高度方向进行三维压缩的结构，其中，至少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。

通过在涡卷状卷体的前端面和底面分别设置阶梯部，并使涡卷状卷体的外周侧的高度升高，在可以沿涡卷状卷体的周向和卷体高度方向进行三维压缩的涡旋压缩机中，涡卷状卷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卷状卷体的中心侧的程度。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，使内周侧涡卷状卷体的高度朝向其中心侧阶段性地或者连续地逐渐降低，使叶顶间隙朝向涡卷状卷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，能够使内周侧涡卷状卷体的沿涡卷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，而有效地提高压缩效率，从而实现可进行三维压缩的涡旋压缩机的高性能化。