本發(fā)明涉及構成為在后段壓縮部進一步壓縮在前段壓縮部被壓縮后的流體的渦旋流體機械。

背景技術：

以往，例如，在日本特開2003-129970號公報所記載的渦旋流體機械中，通過使設置于回轉渦旋件的渦旋狀的回轉渦卷和設置于固定渦旋件的渦旋狀的固定渦卷相互嚙合并使回轉渦旋件公轉運動，從而從徑向外側的吸入口取入流體。通過使取入了該流體的壓縮空間朝向中心側逐漸縮小而使得流體被壓縮。被壓縮后的該流體從中心側的排出口排出。在該渦旋流體機械中，壓縮室被分為徑向外側的前段壓縮室和徑向內側的后段壓縮室這兩段。在前段壓縮室的終端設置的前段排出口和與后段壓縮室的取入空間連通的后段吸入口，經由冷卻器由配管連接。在前段壓縮室被壓縮后的壓縮流體，從前段排出口排出，通過冷卻器被冷卻，經由后段吸入口被導入后段壓縮室并再次被壓縮。由此，防止被嵌入到在軸承、各渦卷的頂部設置的渦卷槽中的密封部件的壽命因由流體壓縮產生的熱而降低。

另外，在日本特開2003-129970號公報的圖2所記載的發(fā)明中，密封部件由被嵌入到渦卷槽中的渦旋狀的第一密封部件、以及配置在前段排出口和后段吸入口之間的中間密封部件構成。通過該中間密封部件，防止壓縮氣體從后段壓縮室側向前段壓縮室側泄漏。

另外，在上述日本特開2003-129970號公報的圖6～圖9所記載的發(fā)明中，密封部件由第一密封部件和第二密封部件構成。第一密封部件從前段壓縮室側的流體取入側朝向后段壓縮室的排出口側呈渦旋狀配置，并且配置成在其中途將前段排出口和后段吸入口之間劃分。第二密封部件的端部在排出口開口附近抵接于與吸入口開口相反的一側的第一密封部件的面。該第二密封部件從排出口開口附近包圍后段壓縮室而到達排出口開口附近，并抵接于與排出口開口相反的第一密封部件的面。

但是，對于日本特開2003-129970號公報的圖2所記載的渦旋流體機械而言，密封部件形成為比渦卷槽的寬度稍窄，因此，隨著長期使用的年久老化、回轉渦旋件的公轉運動等，如圖14所示，恐怕會導致中間密封部件a的端面a1、a2和渦旋狀的密封部件b的內側面b1、外側面b2的抵接狀態(tài)變得不穩(wěn)定。若抵接狀態(tài)變得不穩(wěn)定，則在中間槽c和渦旋狀的渦卷槽d相互交叉的部位的角部e分別產生間隙，恐怕會導致壓縮流體從該間隙泄漏。

另外，在日本特開2003-129970號公報的圖6～圖9所記載的渦旋流體機械中，在壓縮空間壓縮流體的狀態(tài)下，第一密封部件本來在底面受到壓縮流體的壓力而被推壓于回轉渦旋件的鏡面。但是，由于第一密封部件的長度方向的大致中間部分以彎曲的狀態(tài)被嵌入到中間槽中并將前段排出口和后段吸入口之間劃分，因此，第一密封部件的中間部分恐怕不會借助壓縮流體的壓力而均勻地被推壓于回轉渦旋件的鏡面。因此，壓縮流體通過被推壓的壓力較低的部分從后段壓縮室向前段壓縮室泄漏。

技術實現(xiàn)要素：

因此，期望能夠更可靠地阻止在后段壓縮室中被壓縮后的壓縮流體從后段壓縮室向前段壓縮室泄漏的結構。

根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式，提供一種渦旋流體機械。該渦旋流體機械具有：固定渦旋件、回轉渦旋件、臺肩部、渦卷槽、中間槽、密封部件、以及中間密封部件。固定渦旋件具有：第一鏡面、以及從第一鏡面呈渦旋狀突出而形成壓縮室的固定渦卷。回轉渦旋件具有：與固定渦旋件的第一鏡面相向的第二鏡面、以及從第二鏡面呈渦旋狀突出的回轉渦卷。臺肩部設置在將壓縮室劃分為前段壓縮室和后段壓縮室的位置，具有與前段壓縮室連通的前段排出口以及與后段壓縮室連通的后段吸入口。渦卷槽沿著固定渦卷的頂部呈渦旋狀設置。渦卷槽包括：在徑向外側與前段排出口和后段吸入口鄰接的外周渦卷槽、以及在徑向內側與前段排出口和后段吸入口鄰接的內周渦卷槽。中間槽設置于臺肩部，與外周渦卷槽以及內周渦卷槽連通。密封部件被嵌入到除外周渦卷槽以及內周渦卷槽之外的渦卷槽中。所述中間密封部件具有：被嵌入到外周渦卷槽中的外周密封部、被嵌入到內周渦卷槽中的內周密封部、以及被嵌入到中間槽中并與外周密封部以及內周密封部連結的中間密封部。

根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式，在第一實施方式中，被嵌入到渦卷槽中的密封部件由第一密封部件、第二密封部件、以及第三密封部件構成。第一密封部件具有與外周密封部的第一端面抵接的第二端面，從第二端面向徑向外側呈渦旋狀延伸。第二密封部件具有：與外周密封部的與第一端面相反的一側的第三端面抵接的第四端面、以及與內周密封部的第五端面抵接且與第四端面相反的一側的第六端面，從第四端面向徑向內側呈渦旋狀延伸到第六端面。第三密封部件具有與內周密封部的與第五端面相反的一側的第七端面抵接的第八端面，從第八端面向徑向內側呈渦旋狀延伸。

根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式，在第一或第二實施方式中，在中間密封部件的側面形成有相對于與長度方向正交的方向帶有角度的多個切口，由此，形成有能夠彈性變形的多個唇部。

根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式，在第一至第三實施方式中的任一實施方式中，在中間密封部件的底面，設置有由彈性材料形成的支承環(huán)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中的渦旋流體機械的縱剖視圖。

圖2是本發(fā)明中的固定渦旋件以及密封部件的立體圖。

圖3是本發(fā)明中的固定渦旋件的主視圖。

圖4是本發(fā)明中的回轉渦旋件的立體圖。

圖5是圖1中的V-V線剖視圖。

圖6是密封部件的主視圖。

圖7A是固定渦旋件的主要部分的放大主視圖。

圖7B是中間密封部件的放大立體圖。

圖8是圖7A中的VIII-VIII線剖視圖。

圖9是圖7A中的IX-IX線剖視圖。

圖10是用于說明第一其他實施例的主要部分的放大剖視圖。

圖11是用于說明第二其他實施例的主要部分的放大剖視圖。

圖12是用于說明第三其他實施例的主要部分的放大剖視圖。

圖13是用于說明第四其他實施例的主要部分的放大剖視圖。

圖14是用于說明現(xiàn)有技術的主要部分的放大主視圖。

附圖標記說明

1 渦旋流體機械

2 殼體罩

3 固定渦旋件

3A 前段壓縮室

3B 后段壓縮室

31 固定部

32 前段吸入口

33 第一鏡面

331 冷卻翅片

34 前段排出口

35 后段吸入口

36 固定渦卷

37 臺肩(land)部

37a 中間槽

38、38a、38b 渦卷槽

39 后段排出口

4 驅動軸殼體

5 驅動軸

51 偏心軸部

6 回轉渦旋件

61 第二鏡面

62a 前段回轉渦卷

62b 后段回轉渦卷

63 冷卻翅片

7 排出配管

8 吸入配管

9 冷卻室

10 螺栓

11A 第一密封部件

11B 第二密封部件

11C 第三密封部件

12 中間密封部件

12A 上部密封部件

12B 下部密封部件

12a 唇部

12b 切口

12c 槽

121 中間密封部

122 外周密封部

123 內周密封部

13 配管

14a、14b 密封部件

15 輔助罩

16 軸承

17 軸承

18 曲柄部件

181、182 軸部

19 軸承

20、21、22 支承環(huán)

23 彈性體

具體實施方式

以下，基于圖1～9說明本發(fā)明的一實施方式。以下的實施方式并非限定本申請的權利要求保護的范圍所記載的發(fā)明，在實施方式中說明的特征的全部組合對于發(fā)明的解決方案不一定是必需的。另外，在以下的說明中使用的方位以圖1的狀態(tài)為基準。

圖1是表示本發(fā)明的渦旋流體機械1的縱剖視圖。在圖1中，渦旋流體機械1具有：固定渦旋件3、驅動軸殼體4、驅動軸5以及回轉渦旋件6。固定渦旋件3例如由鋁合金等成形，在其前面固定有殼體罩2。固定渦旋件3的朝向后側的面固定于驅動軸殼體4。驅動軸5能夠旋轉地支承于驅動軸殼體4，由省略圖示的電機驅動而旋轉。該驅動軸5沿前后方向延伸?；剞D渦旋件6例如由鋁合金等成形，隨著驅動軸5的旋轉而公轉。

在排出配管7和吸入配管8之間配置有冷卻室9，所述排出配管7安裝于在渦旋件3的后述的前段壓縮室3A(圖2)設置的前段排出口34(圖2)，所述吸入配管8安裝于在固定渦旋件3的后述的后段壓縮室3B(圖2)設置的后段吸入口35(圖2)。排出配管7和冷卻室9由配管連接。吸入配管8和冷卻室9由另一配管連接。在前段壓縮室3A中被壓縮后的壓縮流體，從前段排出口34經由排出配管7導入冷卻室9而被冷卻。壓縮流體在冷卻室9中被冷卻后，經由吸入配管8從后段吸入口35被吸入到后段壓縮室3B并再次被壓縮。

如圖2、3所示，固定渦旋件3形成為圓形托盤狀。在固定渦旋件3的外周面設置有：用于利用螺栓10(參照圖1)將固定渦旋件3固定于驅動軸殼體4的三個固定部31、以及用于吸入流體的前段吸入口32。

如圖1所示，在固定渦旋件3的后述的第一鏡面33的背側(固定渦旋件3的前側)，設置有很多冷卻翅片331。在冷卻翅片331的頂部固定有殼體罩2。另外，在殼體罩2上安裝有與固定渦旋件3的前段吸入口32連通的配管13，通過配管13能夠向前段吸入口32吸入流體。

在形成固定渦旋件3的凹部的底面的第一鏡面33上，設置有渦旋狀的固定渦卷36、臺肩部37、前段排出口34、后段吸入口35、以及用于將在后段壓縮室3B(圖2)中被壓縮后的流體排出的后段排出口39。臺肩部37將由固定渦卷36形成的渦旋狀的壓縮室劃分為徑向外側的前段壓縮室3A和徑向內側的后段壓縮室3B。

前段排出口34形成于臺肩部37，與前段壓縮室3A的終端連通。后段吸入口35形成于臺肩部37，與后段壓縮室3B的始端連通。后段排出口39形成在第一鏡面33的實質的中心，設置成與后段壓縮室3B的終端連通。

在固定渦卷36的頂部，沿著該頂部設置有渦旋狀的渦卷槽38。主要如圖2、6所示，由第一密封部件11A、第二密封部件11B以及第三密封部件11C構成的密封部件，沿著固定渦卷36被嵌入到除后述的外周渦卷槽38a以及內周渦卷槽38b之外的渦卷槽38中。而且，后述的中間密封部件12的外周密封部122以及內周密封部123被嵌入到后述的外周渦卷槽38a以及內周渦卷槽38b中。第一密封部件11A形成為渦旋狀，位于徑向的最外側。第二密封部件11B形成為渦旋狀，與第一密封部件11A的內終端間接地相連。第三密封部件11C形成為渦旋狀，與第二密封部件11B的內終端間接地相連。

第一密封部件11A、第二密封部件11B、第三密封部件11C以及中間密封部件12分別由具有自潤滑性的材料(例如，氟類樹脂等)構成，在壓縮空間壓縮流體的狀態(tài)下，底面受到壓縮流體的壓力而被推壓于回轉渦旋件6的第二鏡面61，從而與回轉渦旋件6的第二鏡面61能夠滑動地接觸而使各壓縮室3A、3B為密閉狀態(tài)。

固定渦旋件3中的臺肩部37設置在劃分前段壓縮室3A和后段壓縮室3B的位置。臺肩部37具有將在徑向上相互鄰接的固定渦卷36的側面彼此連結的形狀。在臺肩部37的、與回轉渦旋件6的第二鏡面61面對的面上，設置有直線狀的中間槽37a。主要如圖7A所示，中間槽37a的徑向外側的一端，與渦卷槽38中的、在徑向外側與臺肩部37、前段排出口34以及后段吸入口35鄰接的外周渦卷槽38a連通。同樣地，中間槽37a的徑向內側的另一端，與渦卷槽38中的、在徑向內側與臺肩部37、前段排出口34以及后段吸入口35鄰接的內周渦卷槽38b連通。另外，上述“徑向”意思是沿著固定渦旋件3的第一鏡面33的半徑的方向。而且，“徑向外側”意思是“徑向”中的朝向第一鏡面33的外周的方向，“徑向內側”意思是“徑向”中的朝向第一鏡面33的中心的方向。

主要如圖2、5、6所示，在俯視時呈大致H形的中間密封部件12被嵌入到中間槽37a、外周渦卷槽38a、以及內周渦卷槽38b中。中間密封部件12防止在后段壓縮室3B中被壓縮后的壓縮氣體從后段壓縮室3B向前段壓縮室3A泄漏并且其再次被壓送到后段壓縮室3B。

圖7A是固定渦旋件的主要部分的放大主視圖、圖7B是中間密封部件的放大立體圖、圖8是圖7A中的VIII-VIII線剖視圖、圖9是圖7A中的IX-IX線剖視圖。

中間密封部件12具有中間密封部121、外周密封部122以及內周密封部123，它們一體地形成有。中間密封部121具有直線狀的形狀，被嵌入到中間槽37a中。外周密封部122與中間密封部121的徑向外側的端部連結。另外，外周密封部122被嵌入到外周渦卷槽38a中，沿著固定渦卷36的頂部延伸規(guī)定距離。內周密封部123與中間密封部121的徑向內側的端部連結。另外，內周密封部123被嵌入到內周渦卷槽38b中，沿著固定渦卷36的頂部延伸規(guī)定距離。

如圖7A、7B所示，在中間密封部121、外周密封部122以及內周密封部123的各個側面上，以在該側面上沿長度方向形成多個唇部12a的方式，設置有相對于與長度方向正交的方向帶有角度地被切入的多個切口12b。由此，在壓縮空間壓縮流體的狀態(tài)下，受到流入到了各切口12b的間隙中的壓縮流體的壓力，在中間密封部121上形成的唇部12a被推壓于中間槽37a的側壁面，在外周密封部122上形成的唇部12a被推壓于外周渦卷槽38a的側壁面，在內周密封部123上形成的唇部12a被推壓于內周渦卷槽38b的側壁面。由此，可以將各密封區(qū)域密閉從而更可靠地防止壓縮流體的泄漏。

如圖3所示，第一密封部件11A被嵌入到形成前段壓縮室3A的固定渦卷36的渦卷槽38中，并沿著固定渦卷36的頂部延伸。第一密封部件11A的內端的端面即第二端面，與中間密封部件12的外周密封部122的一端面(在圖3中朝向上方的端面)即第一端面實質上沒有間隙地抵接。該第一密封部件11A從第二端面沿著固定渦卷36的頂部朝向徑向外側呈渦旋狀延伸。第二密封部件11B具有與中間密封部件12的外周密封部122的與第一端面相反的一側的另一端面(在圖3中朝向下方的端面)即第三端面實質上沒有間隙地抵接的第四端面。另外，第二密封部件11B具有與第四端面相反的一側的第六端面，該第六端面與中間密封部件12的內周密封部123的一端面(在圖3中朝向上方的端面)即第五端面實質上沒有間隙地抵接。而且，第二密封部件11B從第四端面沿著固定渦卷36的頂部朝向徑向內側呈渦旋狀延伸到第六端面。第三密封部件11C具有與中間密封部件12的內周密封部123的與第五端面相反的一側的另一端面(在圖3中朝向下方的端面)即第七端面抵接的第八端面。而且，第三密封部件11C從第八端面沿著固定渦卷36的頂部朝向徑向內側呈渦旋狀延伸到后段排出口39附近。

回轉渦旋件6具有與固定渦旋件3的第一鏡面33相向的第二鏡面61。如圖4所示，在第二鏡面61上設置有徑向外側的渦旋狀的前段回轉渦卷62a和徑向內側的渦旋狀的后段回轉渦卷62b。在各回轉渦卷62a、62b的頂部設置有渦旋狀的渦卷槽，徑向外側的密封部件14a和徑向內側的密封部件14b被嵌入到該渦卷槽中。密封部件14a、14b分別由具有自潤滑性的材料(例如，氟類樹脂等)形成為渦旋狀。該密封部件14a、14b通過與固定渦旋件3的第一鏡面33能夠滑動地接觸，從而將各壓縮室3A、3B密閉。

如圖5所示，前段回轉渦卷62a與固定渦卷36的側面重疊地嚙合，從而使在前段壓縮室3A內形成在固定渦旋件3和回轉渦旋件6之間的壓縮室的容積隨著沿周向去往徑向內側而逐漸減小。后段回轉渦卷62b與固定渦卷36的側面相向地嚙合，從而使在后段壓縮室3B內形成在固定渦旋件3和回轉渦旋件6之間的壓縮室的容積隨著沿周向去往中心側而逐漸減小。

如圖1所示，在回轉渦旋件6的第二鏡面61的背側(回轉渦旋件6的后側)設置有很多冷卻翅片63。輔助罩15固定在該冷卻翅片63的頂部(后部)。

在輔助罩15的中心，設置有供驅動軸5的偏心軸部51能夠旋轉地嵌入的軸承16。在輔助罩15的徑向外側的、在周向上被3等分的區(qū)域中的一個區(qū)域，配置有對用于防止回轉渦旋件6自轉的曲柄部件18進行支承的軸承17。另外，雖然省略圖示，但在被3等分的區(qū)域中的另外兩個區(qū)域，也分別配置有對用于防止回轉渦旋件6自轉的曲柄部件18進行支承的軸承17。

曲柄部件18的前側的軸部181被插入到輔助罩15側的軸承17。曲柄部件18的后側的軸部182相對于軸部181處于偏心的位置，被插入到設置于驅動軸殼體4的軸承19。借助驅動軸5的偏心軸部51的偏心旋轉，回轉渦旋件6相對于固定渦旋件3公轉運動。

在如上所述構成的渦旋流體機械1中，借助驅動軸5的旋轉，偏心軸部51繞驅動軸5的中心旋轉，從而使回轉渦旋件6公轉。由此，流體從固定渦旋件3的前段吸入口32被吸入。從前段吸入口32被吸入的流體由前段回轉渦卷62a取入，隨著在前段壓縮室3A內沿周向趨向徑向內側而逐漸被壓縮，并從前段排出口34排出。此后，流體通過排出配管7、冷卻室9、吸入配管8被冷卻后，從后段吸入口35被取入到后段壓縮室3B。被取入到了后段壓縮室3B的壓縮流體，隨著在后段壓縮室3B內沿周向趨向中心側而進一步逐漸被壓縮，最終被輸送到中心部并從后段排出口39排出。

在該流體壓縮過程中，在現(xiàn)有技術中，在前段排出口和后段吸入口之間設置有中間密封部件。但是，現(xiàn)有技術如上所述存在如下問題：在后段壓縮室中被壓縮后的流體，從中間槽和渦卷槽相互交叉的角部附近，向相比后段壓縮室處于低壓環(huán)境的前段壓縮室泄漏。與此相對，對于本實施方式的中間密封部件12而言，被嵌入到在前段排出口34和后段吸入口35之間形成的中間槽37a中的中間密封部121、被嵌入到徑向外側的渦卷槽38a中的外周密封部122、以及被嵌入到徑向內側的渦卷槽37b中的內周密封部123一體成形，中間密封部件12具有在俯視時呈大致H形的形狀。因此，不會在中間槽37a和渦卷槽38a、38b相互交叉的角部產生間隙。由此，可以借助中間密封部件12可靠地阻止壓縮流體從后段壓縮室3B向前段壓縮室3A泄漏。即，可以防止泄漏的壓縮流體混入到前段壓縮室3A內的壓縮流體并再次在后段壓縮室3B中被壓送。

并且，第一、第二、第三密封部件11A、11B、11C各自的長度方向的端面，分別與中間密封部件12的外周密封部122以及內周密封部123的端面抵接，因此，在彼此的抵接面之間難以產生間隙。由此，可以阻止壓縮流體從下游側的壓縮室泄漏到上游側的壓縮室。

并且，中間密封部件12與相比于該中間密封部件12為長條的第一、第二、第二密封部件11A、11B、11C分體形成。因此，在壓縮空間壓縮流體的狀態(tài)下，中間密封部件12在底面受到壓縮流體的壓力，可以將中間密封部件12實質上均勻地推壓于回轉渦旋件6的第二鏡面61。在此“實質上均勻”意思是與現(xiàn)有技術相比在壓縮流體從后段壓縮室向前段壓縮室的泄漏得以抑制的程度上是“均勻”的。

并且，在中間密封部件12的側面上設置有：相對于與長度方向正交的方向帶有角度地被切入的多個切口12b、以及能夠彈性變形的唇部12a。因此，受到流入到了各切口12b的間隙中的壓縮流體的壓力，各唇部12a分別被推壓于中間槽37a、渦卷槽38a以及渦卷槽38b的側壁面。其結果是，可以將各密封區(qū)域密閉從而可靠地防止壓縮流體的泄漏。

以上，對本發(fā)明的一實施方式進行了說明，但在不脫離本發(fā)明的要點的范圍內，可以對本實施方式實施下述那樣的各種變形、變更。

(1)第一、第二、第三密封部件11A、11B、11C以及中間密封部件12中的、至少中間密封部件12例如也可以如圖10中剖視圖所示，在與第二鏡面61平行的方向上被一分為二為與回轉渦旋件6的第二鏡面61能夠滑動地接觸的上部密封部件12A、以及與中間槽37a、渦卷槽38a、38b的一部分底面10a面對的下部密封部件12B。由彈性材料形成的支承環(huán)20也可以嵌合于在上部密封部件12A以及下部密封部件12B的分割面上形成的半圓形的槽中。若采用該結構，則借助流入到中間槽37a、渦卷槽38a、38b內的上部密封部件12A和下部密封部件12B之間的間隙的壓縮流體的壓力、以及支承環(huán)20的彈力，上部密封部件12A的接觸面被推壓于第二鏡面61。由此，可以更可靠地防止壓縮流體的泄漏。

(2)如圖11所示，由彈性材料形成的橫截面呈圓形的支承環(huán)21也可以嵌合于在中間密封部件12的底面設置的半圓形的槽12c中?；蛘?，如圖12所示，由彈性材料形成的橫截面呈圓形的支承環(huán)22也可以設置在中間密封部件12的平坦的底面和中間槽37a、渦卷槽38a、38b的底面之間。若采用該結構，則借助流入到中間密封部件12的底面和中間槽37a、渦卷槽38a、38b的底面之間的間隙的壓縮流體的壓力、以及支承環(huán)21或22的彈力，中間密封部件12的接觸面被推壓于第二鏡面61。由此，可以可靠地防止壓縮流體的泄漏。

(3)如圖13所示，具有比中間密封部件12大的彈性作用的橫截面呈矩形的彈性體23也可以設置在中間密封部件12的底面和中間槽37a、渦卷槽38a、38b的底面之間。在采用該結構的情況下，借助流入到彈性體23的底面和中間槽37a、渦卷槽38a、38b的底面之間的間隙的壓縮流體的壓力、以及彈性體23的彈力，中間密封部件12的接觸面被推壓于第二鏡面61。由此，可以可靠地防止壓縮流體的泄漏。

(4)中間密封部件12的外周密封部122以及內周密封部123的、沿著固定渦卷36的頂部延伸的長度也可以適當變更。

(5)壓縮室也可以被分為3段以上。

另外，在能夠解決上述問題的至少一部分問題的范圍內或實現(xiàn)至少一部分效果的范圍內，可以進行權利要求保護的范圍以及說明書中記載的各形態(tài)要素的任意組合或省略。