流体机械.pdf

作为一流体机械的压缩机4中容纳有：一外壳12、压缩作为工作流体的CO2制冷剂的一压缩单元以及将动力从一旋转轴30传送到压缩单元的一驱动单元。外壳12的一外套14由铁基材料制成，其较大直径汽缸部分16和锥形汽缸部分20将压缩单元和驱动单元的外圆周表面包围在内。外壳12只在较大直径汽缸部分16和锥形汽缸部分20的外圆周表面上设置由铝基材料制成的一壳体78。

1.  一种流体机械包括一外壳，所述外壳容纳有：一压缩单元，该压缩单元用于压缩工作流体；以及一驱动单元，该驱动单元用于将来自一旋转轴的动力传送给该压缩单元；所述流体机械的特征在于：
所述外壳包括：一外套，该外套由铁基材料制成，并用于将所述压缩单元和驱动单元包围起来；以及一壳体，该壳体只形成在外套的一外圆周表面上并由铝基材料制成。

2.  如权利要求1所述的流体机械，其特征在于，
所述压缩单元包括一汽缸座和一活塞，该活塞被插入汽缸座的一汽缸筒中；
所述驱动单元包括：一斜板，该斜板可与所述旋转轴一体旋转；以及一对导向板，该对导向板与活塞一起设置，以将斜板的旋转运动转换成活塞的往复运动；以及
所述外壳包括一汽缸头，该汽缸头与外套连接并由铝基材料制成，用于供应工作流体并将工作流体充入压缩单元中。

3.  如权利要求1或2所述的流体机械，其特征在于，
该壳体具有用于安装所述流体机械的一安装部分。

4.  如权利要求3所述的流体机械，其特征在于，
该壳体还具有一散热片。

5.  如权利要求3所述的流体机械，其特征在于，
该壳体采用容纳有该外套的一模具铸造而成。

6.  如权利要求5所述的流体机械，其特征在于，
所述外壳还包括设置在壳体和外套之间的一喷涂层，该喷涂层由铝基材料制成。

7.  如权利要求3所述的流体机械，其特征在于，
所述外壳还包括一涂层，该涂层形成在所述物外套没有覆盖壳体的外圆周表面上的一区域上。

流体机械
技术领域
本发明涉及一种流体机械。
背景技术
近年来，希望用一种与传统的碳氟化合物制冷剂相比更有利于环境的CO₂制冷剂来替代用于制冷回路的制冷剂，因此对于用于这种制冷回路的压缩机的流体机械已经开发了各种技术。
例如在日本未审查专利公开2004-218585中所揭示的一种用于压缩机的外壳，该外壳还包括在铝制壳体的内侧或外侧的一铁制壳体。在使用CO₂制冷剂的情况下，压缩机中的制冷剂压力将升高到比使用碳氟化合物制冷剂时要高的压力。然而，在此压缩机中，认为铝制外壳以及铁制外壳的双层结构适于该外壳，这样外壳就可做得更轻，而外壳的强度也得到了保证。
然而，在上述已有技术压缩机的外壳中，在铝制内壳的外侧设置铁制外壳带来这样的问题，即外壳对外界环境的抵抗力减弱。这是由于在置于外侧的铁制外壳中容易生锈，使强度由于生锈而下降。此外，铝制内壳的线性膨胀系数要大于铁制外壳的线性膨胀系数，且在压缩机工作时，铝制内壳的温度将比其外侧的铁制外壳的温度要高。因此，在压缩机工作时，铝制内壳的热膨胀比铁制外壳的热膨胀要大，但是，铝制内壳的热膨胀总是与紧密接触在其外侧的铁制外壳相联结的，这样，由于应力集中，强度低于铁制外壳的铝制外壳就有可能破裂。
另一方面，在上述已有技术压缩机的外壳中，组成汽缸头的外壳部分也是双层结构。汽缸头中的吸入室和压缩室的内表面区域与曲柄室的内表面区域相比较小，即使吸入室和压缩室中的压力由于采用了CO₂制冷剂而上升，同时又不采用双层结构，汽缸头的强度也可得到保证。然而，在这样的压缩机中，对组成汽缸头的外壳部分也采用了双层结构，从而汽缸头的重量，即压缩机的整体重量增加。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种流体机械，该流体机械具有一重量轻、强度高且抗气候性强的外壳。
为了达到上述目的，本发明的流体机械的特征在于，该外壳包括：一外套，该外套将一压缩单元和一驱动单元的外圆周表面包围并由铁基材料制成；以及一壳体，该壳体只形成在外套的一外圆周表面并由铝基材料制成。
在本发明的流体机械中，将压缩单元和驱动单元的外圆周表面包围的外套由铁基材料制成，并具有足够的强度来使用例如CO₂制冷剂作为工作流体。
另外，在这个流体机械中，一壳体只设在将压缩单元和驱动单元的外圆周表面包围的外套的外圆周表面上。因此，在这个流体机械中，可限制由于设置壳体而使重量增加，而且可设法减少重量。
此外，在本发明的流体机械中，该壳体是由铝基材料制成的，因此在外套由壳体覆盖的部分处可防止生锈的发生，且外壳的抗气候性也得到提高。
另外，在本发明的流体机械中，在铁基材料制成的外套的外圆周表面上形成一铝基材料制成的壳体，而对将达到高于壳体的温度的外套使用线膨胀系数小于铝基材料的铁基材料。因此，在这个流体机械中可减少外套和壳体之间的热膨胀的差异，并且在对其操作的过程中，作用在强度低于外套的壳体上的应力将变小，从而壳体地耐久性、并因此外壳的耐久性可得到提高。
这样，在本发明的流体机械中，其外壳具有较轻的重量、较高的强度以及较高的抗气候性，因此对于采用CO2作为制冷剂的汽车空调制冷回路来说是较佳的。
作为较佳的模式，一压缩单元包括一汽缸座和插入汽缸座的一汽缸筒中的一活塞，一驱动单元包括可与一旋转轴一体旋转的一斜板以及与活塞一起设置、以将斜板的旋转运动转换成活塞的往复运动的一对导向板，该外壳包括一汽缸头，该汽缸头与外套连接并由铝基材料制成，用于供应工作流体并将工作流体充入压缩单元中。也就是说，在这一模式的情况中，流体机械为斜盘式压缩机，且除了将压缩单元和驱动单元的外圆周表面包围的外套以外，汽缸头也形成为分离单元。因此，容易用铁基材料制造外套，且只用铝基材料来制造汽缸头。结果可容易地使流体机械的重量减轻。
另外，来自压缩单元的工作流体流入汽缸头的压缩室，但由于与驱动单元的内表面、即外套包围曲柄室的部分相比，压缩室的内表面面积较小，因此不需要在汽缸头的外表面上设置任何壳体就可保证汽缸头的强度。
作为一个较佳的模式，壳体具有用于安装流体机械的一安装部分。在这种模式的情况下，在铝基材料制成的壳体中，可以容易地形成安装部分并具有较高的机械精度。
这样，该安装部分可容易地形成在壳体中，并具有较高机械精度，因此流体机械的安装位置及其安装方式受安装部分的形状和布置等的限制较少，而且还可减少流体机械的制造成本。此外，在安装部分形成在壳体中的情况下，用于多种汽车的多种类型的流体机械在外套中被标准化，因此可进一步减少流体机械的制造成本。另外，在这个情况下，由于外壳的形状简化，可以减少重量，同时除了铸造以外，还可以用冲压等的方法来制造外套。出于此原因，还可减少压缩机的制造成本。
作为一个较佳的模式，该壳体还具有有一散热片。在这种模式的情况下，对于由铝基材料制成的壳体来说，可以容易地形成具有复杂形状的散热片，且具有较高机械精度。此外，由于由铝基材料制成的散热片具有较好的热传导性，利用该散热片可快速释放流体机械中生成的热量。因此可限制流体机械中的热量上升，并可进一步提高它的耐用性。
作为一个较佳的模式，使用在其内部放置外套的一模具来铸造壳体。在这种模式的情况下，与将分别独立制造的壳体固定到外套的外表面上的情况相比，将壳体固定到外套上的操作将变得更简单，同时，壳体和外套之间的紧密接触性能将更高，从而外壳的强度也将更高。此外，紧密接触性能的提高可提高壳体和外壳之间的导热性，从而提高散热片的散热量。
这样，将壳体固定到外套上的操作将变得较容易，因而可减少流体机械的制造成本。此外，提高了的外壳强度以及通过散热片而提高的散热性能还使流体机械的耐用性得到进一步提高。
作为一个较佳的模式，外壳还包括设置在外壳和壳体之间、且由铝基材料制成的一喷涂层。在这种模式的情况下，壳体和外套之间的紧密接触性能可通过喷涂层而变得更高，从而进一步提高外壳的强度，且通过散热片的热释放性能也得到进一步提高。作为其结果，流体机械的耐用性将得到进一步提高。
作为一个较佳的模式，外壳具有形成在外套上没有覆盖壳体的外圆周表面的区域的涂层。也就是说，不需要在外套外圆周表面的整个区域上设置一壳体。在这种模式的情况下，在外套的外圆周表面上没有覆盖壳体的区域上形成有一涂层，从而可防止该区域生锈。作为其结果，该流体机械的抗气候性可得到保证。
附图说明
从以下给出的详细说明以及附图可以更完整地理解本发明，这些附图是示意性的，因而不是对本发明的限定，其中：
图1是示出已应用于制冷回路的一个实施例中的流体机械的纵截面图；
图2是以放大的方式示出在一个修改的流体机械中形成于一外套和一壳体之间的喷涂层的图；
图3是示出一个修改中的流体机械的纵截面图。
具体实施方式
图1示出了组成一车用空调一部分的一制冷回路。
制冷回路设有使用CO₂(二氧化碳)作为制冷剂的循环管道2，在循环管道2中顺次置有压缩机4、气体冷却器6、膨胀阀8和蒸发器10。压缩机4压缩制冷剂并将其排向气体冷却器6，从而制冷剂在循环管道2中循环。
图1中作为一个实施例的流体机械的压缩机4被称为变排量斜盘式压缩机，而压缩机4的外壳12包括由铁基材料制成的外套14。外套14的形状类似于分级汽缸，并具有较大直径汽缸部分16、较小直径汽缸部分18以及锥形汽缸部分20，锥形汽缸部分在较大直径汽缸部分16和较小直径汽缸部分18之间外径逐渐减小。
外套14的两端、即较大直径汽缸部分16和较小直径汽缸部分18的外端分别打开。在较大直径汽缸部分16的内圆周表面中适配有圆柱形汽缸座22，该汽缸座位于较大直径汽缸部分16外端的附近。汽缸座22由铁基材料制成，曲柄室24在汽缸座22和较小直径汽缸部分18之间被隔开，而较大直径汽缸部分16和锥形汽缸部分20将曲柄室24包围住。此外，将汽缸座22包围住的区域、即在较大直径汽缸部分16中的外端附近的区域形成得较厚，从而形成较厚区域26。在较厚区域26中形成多个在较大直径汽缸部分16的外端平面上开口的轴向孔28，在各个轴向孔28的内圆周表面上攻出内螺纹。
旋转轴30置于外套14内，且旋转轴30沿其轴线方向延伸通过曲柄室24。旋转轴30由汽缸座22和锥形汽缸部分20通过轴承32和34可旋转地支承。
另外，在曲柄室24中容纳有围绕旋转轴30的环状斜板36，斜板36通过倾斜机构38而安装在旋转轴30上。因此，斜板36可与旋转轴30一体地旋转，并可靠着旋转轴30而倾斜。另外，倾斜机构38包括可与旋转轴30一体地一起旋转的转子40，而轴承34设置在转子40中心的外圆周表面和锥形汽缸部分20的内圆周表面之间。
在另一方面，在汽缸座22中绕旋转轴30的轴线形成多个同心的汽缸筒42。汽缸筒42与旋转轴30平行，在每个汽缸筒42中从曲柄室24可往复运动地插入活塞44。在突入曲柄室24中的活塞44的端部形成一向旋转轴30开口的下陷部分，且下陷部分的内表面形成为球形座。在球形座中置有一对分别呈半球形的一对导向板48，且这些导向板48从厚度方向的两侧将斜板36的外圆周表面可滑动地夹在中间。
汽缸头52通过一垫圈(未在图中示出)和阀板50气密固定于对于较大直径汽缸部分16的外端，汽缸头52还组成外壳12的一部分。更详细地说，在汽缸头52、垫圈和阀板50中形成一螺栓孔54，以与较大直径汽缸部分16的轴向孔28的开口位置相匹配。汽缸头52由通过各个螺栓孔54旋进轴向孔28的螺栓56固定于较大直径汽缸部分16的较厚区域26。
在汽缸头52的外端表面上形成吸入口58和排放口(未在图中示出)，而吸入口58和排放口(未在图中示出)与上述循环管道2连接。此外，在汽缸头52中分隔有吸入室60和压缩室62，且吸入室60和压缩室62分别与吸入口和排放口相连。另外，在汽缸头52中容纳有一电磁控制阀(未在图中示出)。通过螺线管的打开/关闭操作，该电磁控制阀可打开/关闭从压缩室62向曲柄室24延伸的压力调节流量通道(未在图中示出)。
另外，吸入室60通过吸入引导阀(未在图中示出)与各个汽缸筒42连通，且在另一方面，吸入室60通过形成于阀板50中的固定孔(未在图中示出)始终与曲柄室24连通。此外，通过由一引导阀件(未在图中示出)和阀挡板64组成的排放引导阀，压缩室62也与各个汽缸筒42连通。
另一方面，旋转轴30具有通过机械密封件66从较小直径汽缸部分18伸出的端部68。具有传动轮69的电磁离合器70连接于旋转轴30的一个端部68，且电磁离合器70由较小直径汽缸部分18通过轴承71可旋转地支承。在这方面，将环形支架72配合在较小直径汽缸部分18侧锥形汽缸部分20的端部上，电磁离合器70的螺线管74通过支架72固定于锥形汽缸部分20。随着螺线管74的开/关操作，电磁离合器70间歇地将动力从发动机76传到旋转轴30。
此处，将由铝基材料制成的壳体78设置在上述外壳12的外表面上。壳体78与锥形汽缸部分20和较大直径汽缸部分16各自的外圆周表面紧密接触，且在外套14的外表面上从较大直径汽缸部分16的外端到支架72覆盖预定的厚度。壳体78具有两个在锥形汽缸部分20侧覆盖较大直径汽缸部分16的端部的安装部分80，且从外壳78的圆周方向来看，这些端部互相间隔开180°的旋转角。安装部分80的形状被设置成长方体，分别沿直径方向从壳体78平行向外伸出，而通孔82形成于其中心位置附近。另一方面，在汽缸头52中也形成从其端壁伸出的安装部分84，且该安装部分84也具有通孔86。压缩机4通过放上一个穿过这些通孔82和86的螺栓而安装在例如发动机76上。
下面将描述上述压缩机4的工作。
当电磁离合器70打开，来自发动机76的动力通过电磁离合器70传送到旋转轴30，从而使旋转轴30旋转。旋转轴30的旋转通过斜板36被转换成活塞44的往复运动，而各活塞44的往复运动进行一系列的工作过程。这一系列的工作过程包括：将吸入室60中的制冷剂通过吸入引导阀吸入汽缸筒42中的吸入过程；压缩汽缸筒42中的制冷剂的压缩过程；以及将经压缩的制冷剂通过排放引导阀排入压缩室62的排放过程。另外，通过电磁控制阀的开/关操作来控制曲柄室24中的压力(背压)，从而增加/减少活塞44的冲程长度，就可调节从压缩机4中排放出的制冷剂的排放量。
在上述的压缩机4中包覆有汽缸座22和曲柄室24的外套14由铁基材料制成，并在使用例如CO₂制冷剂作为工作流体的时候具有足够的强度。
另外，这个压缩机4只在包覆汽缸座22和曲柄室24的较大直径汽缸部分16和锥形汽缸部分20的外表面上设有壳体78。因此，在这个压缩机4中，由于设置壳体78而引起的外壳12重量增加受到限制，且可减少重量。
此外，在这个压缩机4中，壳体78由铝基材料制成，因此在外套14盖有壳体78的部分处可防止生锈，从而提高了对外界环境的抵抗力。
另外，在这个压缩机4中，由铝基材料制成的壳体78只形成在由铁基材料制成的较大直径汽缸部分16和锥形汽缸部分20的外表面上，且对于将达到高于壳体78的温度的较大直径汽缸部分16和锥形汽缸部分20，使用线膨胀系数低于铝基材料的铁基材料。因此，在这个压缩机4中，在较大直径汽缸部分16和壳体78之间以及在锥形汽缸部分20和壳体78之间的线膨胀系数差下降，且在其工作过程中，施加在强度低于较大直径汽缸部分16和锥形汽缸部分20的壳体78上的压力将变得较小。因此，在这个压缩机中，壳体78的耐用性以及壳体12的耐用性可得到提高。
此外，由于这个压缩机4为斜盘式压缩机，因此容易用铁基材料制造外套14，而同时只有汽缸头52是用铝基材料制造的。另外，当高压CO₂制冷剂从汽缸筒42流入汽缸头52的压缩室62中时，由于与容纳在曲柄室24中的较大直径汽缸部分16部分的内表面面积相比，压缩室62的内表面面积较小，因此即使在汽缸头52的外表面上没有设置外壳时也可保证汽缸头52的强度。
另外，在这个压缩机4中，用于安装外壳12的安装部分80和84呈一体地设置于壳体78和由铝基材料制成的汽缸头52上，因此安装部分80和84可容易地形成，且机械精度较高。因此，不仅压缩机4的安装位置及其安装方法受安装部分80和84的形状和布置的限制较少，而且压缩机4的制造成本也可降低。此外，在安装部分80形成在外壳78中的情况下，用于多种汽车的多种类型的压缩机在外套14中被标准化，因此可进一步降低压缩机4的制造成本。另外，在这种情况下，由于外壳14的形状简化，可以减少重量，同时除了铸造以外，还可以用冲压等的方法来制造外套14。出于此原因，也可降低压缩机4的制造成本。
另外，在这个压缩机4中，将螺栓56旋进形成在较大直径汽缸部分16的较厚区域26中的轴向孔28中，通过螺栓56，汽缸头52被固定于较大直径汽缸部分16。因此，汽缸头52和较大直径汽缸部分16之间的密封性较高，从而可防止高压CO₂制冷剂从汽缸头52和较大直径汽缸部分16之间的间隙中漏出。
本发明并不受上述实施例的限制，而可进行多种修改。在一个实施例中，汽缸座22和较大直径汽缸部分16为互相分离的单元，但也可使用带有结成一体的汽缸座和较大直径汽缸部分的外套。在那种情况下，为了将倾斜机构38等容纳在曲柄室24中，外套可分离地形成在较大直径汽缸部分和锥形汽缸部分之间。另外，汽缸座22和较大直径汽缸部分16为互相分离的单元，就可以使用由铝基材料制成的汽缸座，但汽缸座较佳地由高强度铁基材料制成。
此外，在一个实施例中，在较大直径汽缸部分16和较小直径汽缸部分18之间设有具有逐渐减小的外径的锥形汽缸部分20，但较小直径汽缸部分也可通过一端板与较大直径汽缸部分连通。
另外，如图1中的双点划线所示，壳体78可一体设有多个散热片88。在这个情况下，对于由铝基材料制成的壳体78来说，可以容易地形成具有复杂形状的散热片88，且具有较高机械精度。此外，由于由铝基材料制成的散热片88具有较好的热传导性，利用这些散热片88可快速释放压缩机4中的热量。因此可限制压缩机4中的热量上升，并可进一步提高它的耐用性。
此外，在一个实施例中的压缩机4中，并不具体限定将壳体78固定到外套14上的方法，但较佳地采用其内部置有外套14的模具来铸造壳体78(铝压铸)，从而在模铸的同时将它固定到外套14上。在这种情况下，与将分别独立制造的壳体78固定到外套14的外表面上的情况相比，将壳体78固定到外套14上的操作将变得更简单。同时，壳体78和外套14之间的紧密接触性能将更高，从而外壳12的强度也将更高。此外，高紧密接触性能提高了壳体78和外壳14之间的导热性，从而提高了散热片88的散热量。
另外，如果在壳体78和外套14之间进一步如图2所示地形成由铝基材料制成的喷涂层89，则壳体78和外套14之间的紧密接触性能可通过喷涂层89而变得更高，从而进一步提高外壳12的强度，而散热片89的散热特性也可得到进一步提高。
此外，在一个实施例中，由于外套14的较小直径汽缸部分18的外表面并没有覆盖壳体78，因此在较小直径汽缸部分18的外表面上可形成用于防锈的涂层。不过，对于较小直径汽缸部分18来说，从外侧配合有轴承71，这使诸如水等的生锈诱因难以接触，从而可不一定要形成该涂层。在另一方面，如图3所示，较厚部分26上可覆盖有防锈的涂层90，而不用壳体78覆盖例如在较大直径汽缸部分16的较厚部分26的外圆周表面。也就是说，壳体78不需要覆盖较大直径汽缸部分16和锥形汽缸部分20的外圆周表面的整个面积。
最后，本发明的流体机械不仅适用于固定排量的斜盘式压缩机，而且也适用于摆动式和螺旋式压缩机。
对于这样描述的发明，显然还可以许多方式进行变化。这些变化并不被认为超出本发明的精神实质和范围，所有这些对于熟悉本领域技术的人员来说明显的修改都应包括在所附权利要求的范围中。