JP2003524721A - 回転スクリューコンプレッサ用の持ち上げ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ガス状流体、普通は空気を圧縮する容量可変らせん形スクリューコンプレッサに関するものである。コンプレッサは、コンプレッサにおける第一圧縮チャンバに接続する、少なくとも一つの持ち上げ弁（１）を具備する。持ち上げ弁（１）は、弁ハウジング（２）と、弁ハウジング（２）において往復運動可能な弁ヘッド（６）と、一端が弁ヘッド（６）に接続され且つ、他端がハウジング（２）の外に突出する弁棒（５）と、弁棒（５）の他端に、第一圧縮チャンバに面した弁エリア（２１）を有する弁体（７）と、弁ヘッド（６）の第一側の近くで、弁ハウジング（２）に開いた開口部（１７）を有し、他端がコンプレッサ排気管路またはコンプレッサ吸気管路に選択的に流体接続する、第一管路（２８）と、弁ハウジング（２）を弁ヘッド（６）の逆の第二側に、またはその付近で、第二圧縮チャンバに接続する第二管路（１９）とを備える。コンプレッサが、弁ヘッドの別の側と弁ハウジング（２）との間に配置される、弾性装置（１２）を具備し、第一及び第二圧縮チャンバが、同一の圧縮チャンバである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、請求項１の前文に関連し、ガス状流体、通常は空気を圧縮する、容
量可変らせん状スクリューコンプレッサに関するものである。この容量の変化は
、多数の持ち上げ弁、普通は部分的に圧縮された空気の一部を吸気口に戻す、四
個の持ち上げ弁によって成される。

【０００２】 （背景技術） その様なコンプレッサは、米国特許明細書US-A-5,556,271により知られている
。この刊行物によって教示されている持ち上げ弁は、弁の一方の終端位置におい
て、 コンプレッサの円筒状回転ハウジングの一部を形成し且つ、弁の他方の終端位置
において、回転ハウジングの開口部から間隔をあけて配置する、弓状弁エリアを
具備し、それによって、部分的に圧縮された空気は、コンプレッサの動作チャン
バを出て、吸気口へ戻ることができるように、共働する。この弓形弁領域は、前
記弁要素がその軸の周囲を回転させない。この問題は、弁領域の逆側で弁要素に
ある対応した正方形または長方形開口部において、移動可能な正方形断面のロッ
ドを弁ハウジングが備えることによって、解決してきた。

【０００３】 これにも関わらず、弁要素が、一定周期を越えて使用されてた後も、その軸の
周囲を回転することができるので、それによって回転子を妨害し且つ、それを損
傷させることが、確実に高くなっている。

【０００４】 本発明の目的は、弁要素がその軸の周囲を回転することによる問題を避けるこ
とをである。

【０００５】 別の目的は、ローターを損傷させることなく、弁要素を回転させることができ
る、弁領域を有した弁要素を具備した、らせん形スクリューコンプレッサを提供
することである。

【０００６】 （発明の開示） これらの目的は、請求項１の前文によるらせん形スクリューコンプレッサによ
り達成され、それは弾性装置が、弁ヘッドの第二側部と弁ハウジングのキャップ
との間に配置されること、第一及び第二圧縮チャンバが、同一の圧縮チャンバで
あることを特徴とする。

【０００７】 好ましい実施例は、従属の請求項により明らかである。

【０００８】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明を、例示した実施例を参考にし且つ添付図面も参照して、より詳細に説
明する。

【０００９】 らせん形スクリューコンプレッサの構造及び動作主要部を、図１及び図２を参
照して簡単に説明する。

【００１０】 一対の相互に組み合うらせん形回転子１０１、１０２は、二個の端壁１０３、
１０４及び、その間に延びる樽状壁１０５によって画定される動作チャンバに、
回転可能に装着されている。樽状壁１０５は、図１に示したように、一般的に二
個の相互交差するシリンダーの形に対応する形状をしている。各回転子１０１、
１０２は、個々に幾つかのローブ１０６及び１０７と、回転子に沿ってらせん状
に延びる中間溝を有している。一方の回転子１０１は、各ローブ１０６の主要部
がピッチ円周状で外方向に配置された雄型回転子であり、他方の回転子１０２は
、各ローブ１０７の主要部がピッチ円周状で内方向に配置された雌型回転子であ
る。雌型回転子１０２は、通常雄型回転子１０１よりも多くのローブを有してい
る。典型的な組み合わせの一つは、雄形回転子１０１が四個のローブを有し、雌
形回転子１０２が六個のローブを有する。

【００１１】 圧縮されるガス、通常空気は、吸気ポート１０８を介してコンプレッサの動作
室へ送られ、回転子とチャンバ壁との間に画定されたＶ形動作チャンバにおいて
圧縮される。各動作チャンバは、回転子１０１、１０２が回転すると、図１の右
側へ、移動する。従って動作チャンバの容量は、その部分のサイクル中に連続し
て減少し、結果的に中断されている吸気ポート１０８とつながる。ガスは、それ
によって圧縮され、圧縮ガスが排気ポート１０９を介して、コンプレッサを出る
。吸気に対する排気の圧力比は、吸気ポート１０１とのつながりが中断された直
後の動作チャンバの容量と、前記動作チャンバが排気ポート１０９とつながり始
める時、前記動作チャンバの容量との間の、固有の容量の関係によって、決めら
れる。

【００１２】 図３は、図１に示されたらせん形スクリューコンプレッサの樽状壁１０５を、
拡大寸法で示し、前記壁に配置された持ち上げ弁１を示している。樽状壁１０５
が、持ち上げ弁１に最も近い領域に、回転子１０１を取り囲む内側樽状壁３１を
有し、前記内側樽状壁から離れて外側樽状壁３２を具備している。壁３１、３２
は、流動体通過路３３を形成する中空間を画定している。流動体通過路またはダ
クト３３は、コンプレッサ吸気口１０８またはコンプレッサ動作チャンバと接続
されており、コンプレッサ動作チャンバと吸気口１０８との接続は、未だそのま
まである。

【００１３】 内側樽状壁３１が、コンプレッサ動作室を画定しており、互いに共働するスク
リュー回転子１０１、１０２（図１）が装着されている。持ち上げ弁１が、円筒
状動作室から外向きで放射状に装着されており、その領域に、例えば図２おける
１１１または１１２のような、閉じた動作チャンバが配置されている。

【００１４】 樽状壁１０５は、第一開口部８を内側壁３１に、第二開口部３４を外側壁３２
に具備している。外壁３２における開口部３４は、往復運動可能な弁要素４を有
した弁ハウジング２を収容している。弁要素４は、弁棒５、前詭弁棒の一端上に
ヘッド６及び、前記弁棒５の他端に弁体７を具備している。弁棒５及び弁体７の
大部分は、弁ハウジング２の外部に配置されている。

【００１５】 弁ヘッド６は、弁ハウジングにおける弁棒５の端部にわたってねじ付であり、
ワッシャ２２及びねじ付スリーブ２７を利用して弁棒に堅くねじ込まれる、環状
要素の形をしている。

【００１６】 弁ハウジング２は、内部円筒状側壁９によって横方向を、キャップ３によって
上方向を、そして底部分１０によって下方向を画定している。キャップ３は、ボ
ルト４０によって側壁に堅く固定されている。底部分１０は、円筒状ボア１１を
有しており、それに沿って弁棒５が僅かな間隙で、移動することができる。

【００１７】 弁要素４のヘッド６及び弁棒５は、小さな間隙で、弁ハウジング２の円筒状側
壁９及び、底部分１０における開口部１１に沿って、個々に移動することができ
る。弁ヘッド６は、シールリング２４を納めるリング形溝２３を具備している。
流体路３３に対する弁ハウジング２の動作チャンバのシールは、前記底部分１０
の開口部３４における円筒状溝２５と、前記溝に適合するシールリングを利用す
ることによって、達成される。

【００１８】 弾性装置１２が、キャップ３と弁ヘッド６との間に配置されている。弾性装置
１２は、図示の場合にらせん形圧縮ばねの形をしている。弾性装置１２の底端部
が、ヘッド６にある凹部１８で支えられている。装置１２は、弁要素５をキャッ
プ３から離して、弁体７の第一端位置へ任意の力によって、動かそうとする。

【００１９】 弁体７の自由端部は、円筒形状部１３を有しており、フランジ１４に合わさる
。円筒状部分１３の直径は、円筒状開口部８の直径よりも小さく、それらの間に
小さな間隙を備えるようになっている。内側壁３１が、開口部８の周囲の領域に
おける流体路３３を画定する内側壁の側部に、フランジ１４に当接する表面エリ
ア１５を具備している。この表面エリア１５は、弁要素４の第一端部位置を構成
し、すなわち、それが第一終端位置である。

【００２０】 円筒状部分１３の端部エリアは、コンプレッサ圧縮チャンバ１１１（１１２）
に面した弁エリア２１を形成している。円筒状部分１３は、コンプレッサの円筒
状動作チャンバに突出しないで、弁体７上のフランジ１４が、表面エリア１５に
対して配置する時に、回転子１０１の回転を妨げないことが確実な長さを有する
。前記フランジが、前記表面エリアに当接すると、弁要素４は、その第一終端位
置になる。この弁要素の終端位置において、円筒状部分１３の端面が好ましくは
、開口部における樽状表面上に、開口部８における樽状表面に、その回転軸と平
行で直径に沿って正接する。円筒状部分１３は、選択的に幾分か短くなり得る。
別の一実施例によると、弁体７の端部が、内側壁３１と同じ曲率半径の円筒状曲
線端面を有する。弁体７がその第一終端位置に配置されると、この曲線端面が樽
状壁３１と共に単一の面を形成する。この実施例では、曲線端面を具備しており
、弁体７が、弁壁３１と共に単一の表面エリアを形成する位置から離れた長手軸
に沿って、確実に回転できないようにすることが必要である。長手軸の周囲で回
転不可能な弁要素の構造は、スウェーデン特許出願明細書第9703164-5号に記載
されている。

【００２１】 弁棒５の長さは、フランジ１４が表面エリア１５と当接する時、弁ヘッド６が
弁ハウジング２の底部分２から離れるようになっている。この理由は、以下で説
明する。

【００２２】 弁要素４は、前記要素を介してその中心軸に沿って延びる管路１９を具備して
いる。管路１９の一端は、ねじ付スリーブ２７によって形成されている。管路１
９は、コンプレッサの円筒状動作室における動作チャンバ１１１、１１２を、弁
ハウジング２の内部に接続させる。これによって、コンプレッサの円筒状動作室
の動作チャンバ１１２と、弁要素４の上の空間との間を接続し、同じ圧力が弁要
素４の両側に作用する。管路１９は、好ましくは２０で示した絞り排気手段（co
nstriction）またはスロットル手段を具備している。

【００２３】 開口部１７は、弁ハウジング１０の壁に、その底部分１０の付近に備えられて
いる。弁ヘッド６が常に弁ハウジング２の底部分１０から離れているので、たと
え弁要素４が、その第一位置にある時でも、開口部１７の配置は、前記開口部が
常に底部分１０と弁ヘッド６との間にされる。開口部１７は、管路２８の一端を
形成しており、それは開口部１７に最も近い部分のみを示しており、排気圧力が
優勢であればと、選択的に排気管管路またはコンプレッサチャンバに接続させる
ことができ、吸気圧力が優勢であれば、吸気管路またはコンプレッサチャンバに
接続させることができる。

【００２４】 コンプレッサが最大負荷で作動すると、持ち上げ弁１は閉じられる。そして弁
体７は、フランジ１４が表面エリア１５に当接して、その第一位置に配置する。
そして、吸気圧力が優勢であると、弁ハウジング２における開口部１７は、動作
チャンバまたは吸気口１０８に接続される。この位置では、弁体が第一位置の方
向に作用する力を受けるようになっており、これらの力は弾性装置１２によって
加えられる圧力による力であり且つ、その力は弁要素４及び弁ヘッド６の表面エ
リアの上の空間における圧力から生じる。この力は、逆方向の弁要素４に作用す
る力よりも大きい。これらの反作用力は、一部が弁要素４の弁表面２１に作用す
る力から成り、圧力に加えて弁エリアの寸法の関数であり、且つ一部が開口部１
７において優勢な圧力によって加えられる力により成り、この圧力はコンプレッ
サ吸気圧と等しい。前記力は、圧力が作用するエリアの寸法と、圧力の大きさに
対応する。

【００２５】 開口部１７は、コンプレッサへの負荷を取り除こうとする時、接続されて、圧
力を放出する。これは、前記第一位置から離れる方向へ、弁要素４に作用する力
が増加する際に生じる。従って弾性装置１２は、弁要素に力を掛け、開口部１７
が接続されて圧力を放出する時、排気圧力比の変化が弁要素４を前記第一位置か
ら移動させることができる。この移動によって、空気を閉じたチャンバから流体
管路３３を介して、前記吸気口へ流すことができる。

【００２６】 図４は、本発明による持ち上げ弁の別の実施例を図示している。この実施例は
、図３の実施例とは異なって、弁要素４を介する管路１９が、管路２９に代わっ
ており、その一部分のみが示されている。この管路２９は、キャップ３における
開口部１６で終端している。管路２９の別の端部（図示せず）は、弁ハウジング
１における閉じた動作チャンバ１１１（１１２）に接続されている。また管路２
９は、好ましくは、管路１９におけるスロットル手段２０に相当するような、ス
ロットル手段、または絞り排気手段を具備している。

【００２７】 この実施例による持ち上げ弁は、図３を参照して説明したものと同じ方法で、
機能する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のらせん形スクリューコンプレッサの長手方向断面図

【図２】 図１のII-II線に沿った断面図

【図３】 持ち上げ弁の長手方向断面とせん形スクリューコンプレッサの部分断面図

【図４】 本発明による持ち上げ弁の別の実施例の長手方向断面と本発明によるらせん形
スクリューコンプレッサの部分断面図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサの第一圧縮チャンバ（１１１；１１２）に接続
   する、少なくとも一つの持ち上げ弁（１）を備えた、容量可変らせん形スクリュ
   ーコンプレッサであり、持ち上げ弁が、 内側円筒状側壁（９）、開口部（１１）を設けた底部（１０）及び、キャップ（
   ３）を具備した弁ハウジング（２）と、 弁ハウジング（２）において往復運動できる弁ヘッド（６）を有する弁要素と、
   弁棒（５）の別の端部に、第一圧縮チャンバ（１１１；１１２）に面した弁エリ
   ア（２１）を有する弁体（７）と、 弁ハウジング（２）において弁ヘッド（６）を動かす移動手段とを備え、 前記移動手段が、 弁ヘッド（６）における第一側の付近で、弁ハウジング（２）に開いた開口部（
   １７）を有し、且つその別の端部で、排気圧力が優勢の場合に、排気管路または
   コンプレッサチャンバに、或いは吸気圧力が優勢な場合に、吸気管路またはコン
   プレッサチャンバに、選択的に流体接触する第一管路（２８）と、 弁ヘッド（６）における逆の第二側に、またはその近くで、弁ハウジング(２)を
   第二圧縮チャンバ（１１１、１１２）に接続する第二管路（１９、２９）とを備
   え、 弾性装置（１２）が、弁ヘッド（６）の第二側と前記弁ハウジング（２）のキャ
   ップ（３）との間に配置され、第一及び第二圧縮チャンバが、同一の圧縮チャン
   バであることを特徴とするコンプレッサ。
2. 【請求項２】 弾性装置（１２）がバネであることを特徴とする請求項１に
   記載のコンプレッサ。
3. 【請求項３】 第二管路（１９）が、弁要素（４）に備えられ、且つ弁ヘッ
   ド（６）から、前記弁要素（４）の弁棒（５）の逆側の弁エリア（２１）へ延び
   ることを特徴とする請求項１または２に記載のコンプレッサ。
4. 【請求項４】 第二圧力管路（１９）が、スロットル手段（２０）を具備す
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンプレッサ。