JP2015508866A - 回転圧縮機用の密閉要素 - Google Patents

Abstract

筐体及びローターを有する回転圧縮機で使用するための密閉アセンブリ。密閉アセンブリは、密閉要素と、密閉要素の周囲で円周方向に位置付けられるばねとを含む。密閉アセンブリは、筐体の中に形成されるスロットの中に位置付けられ、密閉要素の少なくとも１つの表面が斜状であり、また、スロットの協働嵌合面が斜状である。密閉要素に対するばね力は、密閉要素を、ローターの少なくとも１つの表面（ローター端板の内面等）と強制的に接触させる。或いは、その力が密閉要素をローターと強制的に接触させる弾性特性を有する、密閉要素を提供することができる。

Description

本発明は、回転圧縮機用の密閉要素に関し、高圧で動作する高速回転装置用の回転面シールに関する。より具体的には、拘束型ベーンポンプ、回転圧縮機、及び参照によりその全体が本明細書に援用される、２００８年７月１１日に出願された、米国特許出願第１２／２１８，１５１号に記載されている回転流体移動アセンブリ等が挙げられるが、それらに限定されない。

ある限定された用途での使用のために、種々のベーン型流体移動装置が提案されてきた。これらの提案されたデバイスは、主にポンプ、圧縮機、流体駆動モータ、及び流体流量計から成る。これまで提案されたベーン型装置は、全般的に、特定の液体用途に対して十分に機能し、認められている。従来技術のベーン型装置に共通する問題としては、減摩デバイスとの使用に対して不適当であり、従来、それらの使用が中程度の電力レベルに制限されていること、固定面と移動面との接触面積が大きく、高い摩擦をもたらすこと、クランク軸に印加される曲げ力に抵抗できないこと、別個の逆止弁等に依存すること、及び個々のチャンバからの同時往復流動に適応できないこと、が挙げられる。

従来、ベーン圧縮機又はゲート圧縮機は、一般的に、カムリングと、カムリング内で回転可能に受容されるローターと、ローターが固定される駆動軸と、カムリングの前側端面に固定される前側ブロックと、カムリングの後側端面に固定される後側ブロックと、前側ブロックの前側端面に固定される前部ヘッドと、後側ブロックの後側端面に固定される後部ヘッドと、円周方向に等間隔でローターの外周面に形成される複数の軸方向ベーンスリットと、軸方向ベーンスリットの中にそれぞれ半径方向に摺動可能に嵌合される複数のベーンとを含む。ローターを回転させるための駆動軸は、前側ブロック及び後側ブロックにそれぞれ配設されるラジアル軸受によって回転可能に支持される、その対向端部を有する。一般的に、吐出チャンバは、前部ヘッドの内壁面、前側ブロックの前側端面、及びカムリングの前側端面によって画定され、圧縮チャンバから送達される液体又はガスがその中へ流れる。

従来技術の回転圧縮機の別の例において、圧縮機の機構は、駆動モータによって駆動されるように適合され、かつ、主軸受及び補助軸受によってそれぞれ回転可能に受容されるその上端部及び下端部を有する、軸を備えることができる。軸の中間部分は、密閉容器内部の適所に固定されるシリンダを通って延在する。偏心部分は、それとともに回転するためにシリンダ内に位置付けられる軸の一部分に載置される。さらに、環状ローラーが、シリンダの内壁面とクランクの外周面との間に動作可能に位置付けられ、軸が回転可能に駆動される間、遊星運動を行う。

一例において、シリンダは、その半径方向に延在するように、その中に画定される放射状の溝を有し、環状ローラーに向かう方向及びそこから離れる方向に放射状の溝内を移動するために、摺動可能な放射状ベーンが放射状の溝内に収容される。この摺動可能な放射状ベーンは、通常、環状ローラーの外周面と摺動接触して保持されるその半径方向内向きの端部とともに、一方向に付勢ばねによって付勢され、よって、シリンダの体積を体積測定的変量に分割することによって、吸引及び圧縮チャンバが、軸の回転方向に対して、摺動可能な放射状ベーンの前側及び後側上に画定される。

この例において、液体又はガスは、吸入ポートを通して吸引チャンバの中へ吸引され、次いで、クランクの偏心回転の結果としての環状ローラーの遊星運動中に、吐出ポートを通して吐出される前に、圧縮される。シリンダの内壁面及び摺動可能な放射状ベーンの半径方向内側端部に対する環状ローラーの摺動運動、また、放射状溝内の放射状ベーンの摺動運動を促進するために、多量の潤滑油が密閉容器内のその底部分に収容される。一例において、潤滑油は、軸の下端部に載置される油ポンプによって吸引されて、圧縮機機構内の種々の摺動要素に注油する。

そのような従来の圧縮機機構で使用される種々の摺動要素のうち、摺動可能な放射状ベーンは、それが摩耗したときに有害な問題を生じさせる。当業者にはよく知られているように、摺動可能な放射状ベーンは、環状ローラーだけでなく、シリンダの中の放射状溝を画定する側面とも摩擦係合される。具体的には、付勢ばねの付勢力、及び摺動可能な放射状ベーンの後面に作用する背圧によって、摺動可能な放射状ベーンの半径方向内側端部は、常に環状ローラーと摩擦係合して保持され、同じく、摺動可能な放射状ベーンの対向側面は、代替として、吸引チャンバと圧縮チャンバとの間の圧力差の効果によって、放射状溝を画定する対応する側面と摩擦係合して保持される。例えば軸及びその軸受機構等の他の摺動要素とは異なり、摺動可能な放射状ベーンは、油ポンプによって直接供給される潤滑油によって潤滑されるのではなく、一般的に、圧縮される液体又はガスの中に含有される油成分、ならびに／又はローラー端部から漏出する油によって潤滑される。圧縮される流体から利用可能な油、及びローラー端部から漏出する油の量は、通常、摺動可能な放射状ベーン及びその周辺部分を十分に潤滑するには不十分である。加えて、流体が圧縮されたときに高温に到達することを考慮すると、圧縮される流体と接触している摺動可能な放射状ベーンが熱くなり、したがって、摩擦摩耗を加速させ易くなる。

そのような従来のベーンポンプにおいて、ポンプの速度が増加するにつれて、ベーン（複数可）に作用する求心力が、拘束筐体の内面に対して該ベーンを強く押圧し、強固な密閉力を有益に提供するが、ベーンの遠位端部と筐体の内面との間の高い摩擦力という悪影響も生じさせる。当業者が認識するように、このことは、摩擦摩耗を増加させるとともに、圧縮機の動作効率を低下させる。

特許文献１（米国特許第３８２１８９９号明細書）は、石油又は他の流体製品とともに使用するためのベーン型計器を教示する。その構造は、入口ポート及び出口ポートを有する筐体と、内部回転ディスクと、回転ディスクに対して固定された偏心位置で回転ディスクに対して保持される内部軸と、内部軸を中心に筐体内で回転する４つの放射状に延在する関節式ベーンと、回転ディスクの片側の外周から垂直に延在する４つの弁構造とを備える。ベーンのそれぞれは、内側ベーン要素を含み、該内側ベーン要素は、実質的に平坦な本体、本体の一方の端部から延在し、内部軸の周囲に回転可能に位置付けられる単一の閉環、及び本体の対向端部に沿って延在する細長い開いたＣ字形の溝から成る。各関節式ベーンも、外側ベーン要素を含み、該外側ベーン要素は、実質的に平坦な本体、本体の一方の端部に沿って形成され、内側部材上に形成されるＣ字形の溝の中で枢動可能に保持される細長いペンシル構造、及び本体のもう一方の端部に沿って形成される第２の細長いペンシル構造から成る。第２のペンシル構造は、弁構造の１つの中で枢動可能に保持される。

特許文献１（米国特許第３８２１８９９号明細書）の計器を通しての流体の流動は、ディスク、弁ポート、及び関節式ベーンを、計器筐体内で回転させる。それらが回転すると、ベーンが区画を形成し、該区画は、体積が変化し、それを通して既知の量の液体がデバイスの入口から出口に移される。したがって、デバイスの回転速度は、流体流速の直接の指示を提供する。

特許文献２（米国特許第２１３９８５６号明細書）は、成形された外面を有する関節式ベーンを利用するポンプ又は流体駆動エンジンを開示する。ベーンは、連続的に体積が変化する流体チャンバを形成する。一実施形態において、特許文献２（米国特許第２１３９８５６号明細書）の装置は、筐体と、筐体内の定位置で保持される円筒ケーシングと、偏心回転移動のためのケーシングに載置されるクランクピンと、それぞれがクランクピンに枢動可能に接続される内側端部及びケーシングに枢動可能に接続される外側端部を有する、８つの関節式２分割型ベーンと、移動チャンバの側壁を通して提供される８つの流動ポートと、ケーシングと筐体との間に提供される流動チャンバと、ベーンの外側端部の間でケーシングの中に提供される８つの流動ポート及び関連する逆止弁とを備える。

特許文献２（米国特許第２１３９８５６号明細書）のデバイスの第２の実施形態において、クランクピンは、ケーシング内の固定偏心位置で保持され、ケーシングは、筐体内で回転する。ケーシングが偏心して位置付けられたクランクピンを中心に回転すると、関節式ベーンによって形成される区画は、移動チャンバの平坦な側壁の１つを通して形成される入口ポートから流体を連続的に吸い込み、次いで、筐体の中の１つ以上の固定ポートを通して流体を吐出する。関節式ベーンのそれぞれは、その内側端部上に形成される１つか、又は２つの閉環を有する。これらの内側閉環は、クランクピンの周囲に回転可能に位置付けられる。

上述したように、特許文献１（米国特許第３８２１８９９号明細書）及び特許文献２（米国特許第２１３９８５６号明細書）によって提案されるようなデバイスは、複数の欠点を有する。第１に、デバイスは、移動する関節式ベーンアセンブリ内で発生する摩擦力を低減させるためのいかなる適切な手段も提供することができていない。追加的に、完全に別個の流体吸入及び吐出弁システムならびに／又はポート構造の使用が必要なため、デバイスの費用及び複雑さが大幅に増加する。さらに、デバイスは、関節式ベーンの隣接対の間の往復流動様式を生じさせ、それにアクセスし、それを利用するためのいかなる手段も提供していない。また、デバイスは、特定の所望の流動パターンを得るために、ベーン及び移動チャンバを選択的に構成するためのいかなる手段も開示していない。追加的に、これらの設計は、金属間の摺動接触の面積が大きく、有意であり、部品間の摩擦を低減するためのいかなる手段も示されていない。

回転圧縮機（上述したもの等）で使用される回転面シールは、一般的に、筐体と軸との間で、又は筐体と回転部材との間で、流体密閉機能を果たすために使用される。これらのシールは、通常、静止部材（筐体等）の溝内で保持される少なくとも１つの密閉要素の形態をとり、回転部材と直接接触する密閉要素の少なくとも１つの面を伴い、それらの２つの間の接合部がシールを形成する。密閉要素と、回転部材上のその対向する接触面との間の接触を確保するために、種々の方法が使用されてきた。密閉要素の裏側に作用させて、対向する密閉面に向かって該密閉要素を付勢するために、しばしば、流体圧力が使用される。また、密閉要素を対向する密閉面と接触させるために、機械ばねも使用された。いくつかの場合では、密閉要素を対向する回転密閉面と接触させたままにするための所望の付勢力を達成するために、流体圧力と機械ばねとの組み合わせが使用された。

米国特許第３８２１８９９号明細書 米国特許第２１３９８５６号明細書

しかしながら、現在の密閉要素設計には、特に回転部材が密閉要素（複数可）に対して高い非同心性を有するときに、複数の不具合がある。この非同心性の状態は、非円周方向である高い負荷を密閉要素にかけることになり、これらの負荷は、密閉界面の障害となる可能性があり、漏出に至る可能性がある。現在の密閉要素設計の別の欠点は、高い圧力差に耐える能力が制限されることである。加えて、現在の密閉要素が受ける高速動作は、密閉要素の急速な摩耗を生じさせる可能性があり、シールの早期破損に至る。

したがって、密閉要素と、該密閉要素が密閉する回転部材との間の高レベルの非同心性を許容することができる、密閉要素設計が必要である。追加的に、密閉要素は、低い圧力差レベルで過度の高い摩擦負荷を伴わずに、高い圧力差に耐えることができなければならない。さらに、密閉要素は、早期摩耗を伴わない高速動作に耐える設計でなければならない。最後に、動作時に低摩擦特性を有する密閉要素を有することが望ましい。

種々の態様において、所与のエネルギー入力のために液体又はガス等の流体をより効率的に圧縮し、より軽量な構造及び全体サイズの１立方インチあたりの改善された出力で該圧縮を行う、回転圧縮機が提供される。種々の態様において、本明細書で種々の態様に関して説明される回転圧縮機は、その動作上の目標を達成するために、固定されたサイクル段階、摩擦を誘発する偏心軸、問題を含む圧縮チャンバの形状に依存せず、また、材料科学における現在の最先端技術に負担を課さない。種々の実施形態において、本明細書で説明されるデバイスは、加圧下でのガス流のための圧縮機として、又は真空ポンプとして、又は冷凍アセンブリの一部分として、又は流体動力アセンブリの一部分として、又は蒸気等の高圧ガスのための膨張機として、又は流量計として、又は内燃エンジンとして動作するように構築されるエンジンアセンブリの一部分として使用できることが想定される。後者の内燃エンジンの例において、当業者は、そのようなエンジンが、どのように十分に空気を取り込み、それを圧縮し、膨張力を取り込み、次いで、燃焼済みガスを排出し、全てがエンジンの相対的性能及び効率を決定することを理解するであろう。別の態様において、回転圧縮機は、小さいパッケージ内で高い圧力比を達成するための手段としてのタービンエンジンの圧縮機段として使用することができる。他の態様において、回転圧縮機は、比較的低い圧力で高い体積の空気を供給するための、燃料電池パッケージへの空気送給圧縮機として使用することができる。いくつかの態様において、回転圧縮機は、内燃エンジンのための過給機として構成することができる。さらに別の態様において、回転圧縮機は、既知の熱力学的動作のためにボトミングサイクルに適合されるときに、排熱回収デバイスとして使用することができる。

本明細書の種々の態様に従って説明される回転圧縮機は、従来の圧縮機の応力の全てを最小にし、それによって、構造上の要件がより少ない、より軽い材料から作製することができる、純回転デバイスを提供する。一態様において、回転圧縮機は、吸入流体が一方の固体要素ともう一方の固体要素との間の相対運動によって生じる拡大空間の中へ取り込まれるように構成することができる。この態様において、要素のうちの少なくとも１つが該要素の運動と同心円状に配置される複数の内面に対して平行移動すると、双方の要素が拡大空間の端部を形成し、該内面は、移動要素が通過するための通路を形成し、密閉要素で密閉され、よって、移動要素が体積を画定する内面に対して、ならびに選択された方法、一般的には、第１の移動要素に対して同心円状に固定するか、又は移動することができる他の要素に対して平行移動するにつれて、相当な真空又は相当な圧力を画定されたチャンバ内に生じさせることができる。デバイスの動作の吸入段階中に提供される作動チャンバに流体接続されるポートを提供することによって、流体（液体、空気等のガス、又は２相もしくは３相材料等）が、所望に応じて作動チャンバの中へ進入することができる。

別の態様において、回転圧縮機の吸入路は、吸入チャンバの充填中の乱流が小さくなるように構成することができ、そのことが、乱流損失を低減させ、体積効率を向上させる。

機能的な回転圧縮機を作成するために、アセンブリのいくつかの態様において、画定された体積内に配置され、上で説明される内面によって囲まれる対向する要素は、液体又はガスが画定された体積に進入することを可能にすることできるように、互いに対して移動することができ、そしてポートを開くことができ、またある時点で、画定された空間内に含まれる体積を低減させるように、ポートを閉じることができ、そして対向する要素が互いに向かって移動できることが想定される。体積の低減は、画定された空間内の圧力を増加させる役割を果たし、選択された地点で、ポート（追加的なポート又は同じポート）を開くことを可能にすることができ、そして、加圧液体又はガスを、画定された体積から逃がし、他の選択された用途に使用することが可能になる。

他の態様において、回転圧縮機の回転要素は、補助ポンプを必要とすることなく、デバイス内の油及び／又は冷却剤を送り込むために使用することができ、これは、機械設計全体を簡略化する。別の態様において、回転圧縮機は、偏心軸の使用を必要としない場合があり、したがって、摩擦損失をより低くし、軸を回転させるために必要とされるエネルギーの圧縮ガス／液体へのより直接的な変換を提供することができる。

種々の他の態様によれば、円周方向の割れ目を有する密閉要素が提供され、該密閉要素を円周方向に圧縮することを可能にする。密閉要素はまた、１つの表面上の斜状輪郭と、隣接する密閉面とを有する。さらなる態様では、密閉要素及び密閉要素の周囲に位置付けられるばねを備える、密閉アセンブリが提供される。密閉アセンブリは、回転圧縮機の筐体の中に形成されるスロットの中に位置付けることができ、スロットは、密閉要素の表面の斜状輪郭と嵌合し、協働することができる、少なくとも１つの斜状面を有する。ばねが密閉要素に作用すると、筐体スロット及び密閉要素の斜状輪郭が協働して、スロットの外で密閉要素を付勢し、及び該密閉要素が密閉する別の表面（ローターの端部プレートの内面等）に対して付勢する。

追加的な利点は、以下の説明において部分的に記載され、また説明から部分的に明らかになるか、又は本明細書で種々の態様に従って説明されるデバイスの実践によって学ぶことができる。本デバイスの利点は、添付の特許請求の範囲に特に指摘される要素及び組み合わせによって実現され、達成される。上述の概要及び以下の詳細な説明は、いずれも例示的かつ説明的なものに過ぎず、請求されているデバイスを限定することを意図したものではないことを理解されたい。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明のいくつかの態様を例示し、説明とともに本発明の種々の原理を説明する役目をする。

回転圧縮機の一部分の例示的な概略斜視図であり、筐体の中で時計回りに回転するローター、ローターの一部分に載置される第１の端板及び第２の端板、ならびにローターに対して移動可能なゲートの遠位端部分を示す。 筐体内のローターの時計回りの回転の例示的な概略断面図であり、回転の結果として形成される圧縮チャンバ及び吸引チャンバのそれぞれを示し、また、ローターに対して、かつ偏心カムを中心に移動可能なゲートを示す。 図１の回転圧縮機の筐体の中のローター、ゲート、及び偏心カムの相対的位置決めを示す、例示的な概略断面図及び例示的な部分正面図である。 回転圧縮機の一実施形態の分解斜視図であり、左から右に、筐体軸シール、筐体前部カバー、筐体前部スペーサ、筐体主軸受、第１の端板、ローター前部軸受、ローター、ゲート、１対の前部筐体シール、ＴＤＣアセンブリ、筐体、１対の後部筐体シール、偏心カム、偏心軸、ローター後部軸受、第２の端板、筐体後部スペーサ、及び筐体後部カバーを示す。 図４Ａの回転圧縮機の部分組み立て斜視図である。 図４Ａの回転圧縮機の筐体アセンブリ分解側面図であり、左から右に、筐体軸シール、筐体前部カバー、筐体主軸受、筐体前部スペーサ、ＴＤＣアセンブリ、１対の前部筐体シール、筐体、板弁アセンブリ、１対の後部筐体シール、偏心カム、偏心軸、筐体後部スペーサ、筐体シールリテーナ、筐体吸入シール、及び筐体後部カバーを示す。 図５の回転圧縮機の筐体前部カバーの断面図である。 図４Ａの回転圧縮機の筐体後部カバーの斜視図である。 図４Ａの回転圧縮機の例示的な筐体前部スペーサ又は後部スペーサの斜視図である。 図４Ａの回転圧縮機のローターアセンブリの一実施形態の分解側面図であり、左から右に、第１の端板、ローター前部軸受、ローター、ローター後部軸受、及び第２の端板を示す。 図４Ａの回転圧縮機の筐体の一実施形態の斜視図であり、シールを動作可能に受容するように構成される、筐体前面の一部分の中に形成されるスロットを示す。 回転圧縮機の筐体アセンブリの中に動作可能に載置されるローターの一実施形態の概略断面図であり、偏心カムを中心に移動可能であり、かつ、ローターの外面に対して移動可能であるゲートを示す。 回転圧縮機の一実施形態の概略分解斜視図であり、左から右に、筐体前部カバー、第１の端板、ローター、ゲート、筐体、偏心軸に載置される偏心カム、第２の端板、及び筐体後部カバー示す。 偏心軸の一実施形態の斜視図である。 偏心軸に載置される偏心カムに対する回転のために載置されるゲートの一部分の概略斜視図であり、ゲート上部偏心板及び下部偏心板のそれぞれの一部分と選択的に接触している偏心カムの一部分（複数可）を示す。 第１の端板の斜視図である。 図１５Ａの第１の端板の縁部の一部分の部分正面図であり、ＴＤＣアセンブリの一部分に動作可能に係合するように構成される、第１の端板の縁部又は輪郭の隆起部分を示す。 図１５Ａの第１の端板の断面図である。 ローターの一実施形態の斜視図であり、ゲートの少なくとも一部分を動作可能に受容するように構成される穴を示す。 図１６Ａのローターの側面図である。 回転圧縮機のゲートのゲート上部偏心板及びゲート下部偏心板のそれぞれの幾何学形状の一実施形態の概略図である。 回転圧縮機のゲートアセンブリの一実施形態の分解側面図であり、ゲート、ゲート上部偏心板、ゲート下部偏心板、少なくとも１つのゲート圧縮又はピストンシール、１対のゲート側部シール、ゲート頂部シール、１対のゲートシールアクチュエータ、及びゲートアクチュエータばねを示す。 ゲートの遠位部分の概略断面図であり、１対のゲートシールアクチュエータの間に載置されるゲートアクチュエータばねを示す。 図１８Ａのゲートの断面図である。 ゲートシールアクチュエータの斜視図である。 回転圧縮機の筐体の斜視図であり、筐体の中に部分的に載置されるＴＤＣアセンブリを示す。 筐体の中に載置され、筐体の一部分を形成するＴＤＣアセンブリの部分斜視及び部分透視図である。 ＴＤＣアセンブリの一実施形態の斜視部分透視分解図である。 図２２ＡのＴＤＣアセンブリの斜視部分透視図である。 図２２ＡのＴＤＣアセンブリのＴＤＣプルロッドの斜視図である。 図２２ＡのＴＤＣアセンブリのＴＤＣ表面シールの斜視図である。 回転圧縮機の第２の端板の斜視図である。 図２５Ａの第２の端板の側面図である。 板弁アセンブリの分解斜視図を含む、板弁アセンブリの一実施形態の複数の図である。 図２６の板弁アセンブリの断面図である。 回転圧縮機の一実施形態の部分断面図であり、回転圧縮機の所望の一部分を潤滑するための例示的な潤滑手段を示す。 回転圧縮機の一実施形態の部分概略斜視図である。 第２の端板に載置されるローターの一実施形態の概略斜視図であり、ローター、ゲート、及び第２の端板のそれぞれの一部分における複数の例示的な入口ポートを示す。 図３０Ａの背面図である。 回転圧縮機の一実施形態の部分概略斜視図であり、ローターに対するゲートの軸方向運動を生じさせるように偏心カムに動作可能に連結される、コネクティングロッドアセンブリを示す。 図３１のゲート及びコネクティングロッドアセンブリの概略側面図である。 図３１のゲート及びコネクティングロッドアセンブリの概略底面斜視図である。 回転圧縮機の一実施形態の部分概略斜視図であり、ローターに対するゲートの軸方向移動を生じさせるようにカムを動作可能に支持するカム従動子アセンブリを示し、また、筐体の例示的な非円形の内部空洞を示す。 図３３Ａの回転圧縮機の概略部分透視図であり、ローターの中に載置され、ローターに対してゲートを軸方向に押し付けるように構成される、ばねを示す。 カムを動作可能に支持する、図３３Ａで示されるゲートのカム従動子アセンブリの斜視図であり、ゲートの近位端部に対して位置付けられるばねを示す。 回転圧縮機の実施形態の概略斜視図であり、回転圧縮機のローターの中に載置され、該ローターに対して移動可能である、二重端部ゲートを示す。 図３５Ａの回転圧縮機の断面図であり、二重端部ゲートの中に形成される入口ポートを示す。 偏心カムと動作的に協働している図３５Ａの二重端部ゲートの概略斜視図である。 回転圧縮機の実施形態の概略正面図であり、回転圧縮機のローターの中に載置され、該ローターに対して移動可能である、二重ゲートアセンブリを示す。 図３７の二重ゲートアセンブリの概略斜視図である。 回転圧縮機の実施形態の概略斜視図であり、回転圧縮機のローターの中に載置され、該ローターに対して移動可能である、四重ゲートアセンブリを示す。 偏心カムと動作的に協働している図３９の四重ゲートアセンブリの概略斜視図である。 吸入弁を伴って、及び伴わずに種々の毎分回転数（ｒｐｍ）で動作する例示的な回転圧縮機の体積効率を例示するグラフである。 １２００ｒｐｍで動作する例示的な回転圧縮機のデッドヘッド圧力を例示するグラフである。 例示的な密閉要素の正面図である。 図４３Ａの線Ｅ−Ｅに沿った、図４３Ａの密閉要素の断面図である。 図４３Ａの密閉要素の部分拡大断面図である。 別の実施形態による例示的な回転圧縮機の正面図である。 図４４Ａの線Ｂ−Ｂに沿った、図４４Ａの回転圧縮機の断面図である。 図４４Ａの回転圧縮機の部分拡大断面図である。 例示的な密閉要素及び密閉アセンブリを例示するために切り取り部分を有する、別の実施形態による例示的な回転圧縮機の斜視図である。 例示的な密閉要素及び密閉アセンブリを例示する、図４５Ａの回転圧縮機の切り取り部分の部分拡大図である。

本発明は、以下の詳細な説明及び図面、ならびにそれらの前後の説明を参照することによって、より容易に理解され得る。本デバイス、システム、及び／又は方法が開示され、説明される前に、本発明は、当然ながら、開示される特定のデバイス、システム、及び／又は方法が様々であり得るので、別途指定されない限り、それらに限定されないことを理解されたい。また、本明細書で使用される用語は、特定の態様を説明するためだけのものであり、限定することを意図しないことも理解されたい。

別途文脈が明確に指示しない限り、本明細書で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「密閉要素（ｓｅａｌｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）」に対する参照は、文脈が指示しない限り、そのような２つ以上の密閉要素を含むことができる。

範囲は、本明細書において、「約」ある特定の値から「約」別の特定の値までとして表現され得る。そのような範囲が表現されている場合、別の実施形態は、ある特定の値から、及び／又は他の特定の値までを含む。同様に、先行詞「約」を使用することによって、値が近似値として表現されるときに、その特定の値は、別の実施形態を形成することが理解されるであろう。さらに、範囲のそれぞれの端点は、他方の端点に関連して、かつ他方の端点とは無関係に有意であることがさらに理解されるであろう。

本明細書で使用される「随意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」又は「随意に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」という用語は、続いて記載される事象又は状況が、生じる可能性があること、又は可能性がないこと、及びその説明が、該事象又は状況が生じる場合、及び生じない場合を含むことを意味する。

以下、本発明の現在の好ましい態様を詳細に参照し、その実施例を添付の図面に例示する。

本明細書の種々の態様に従って説明されるデバイスは、圧縮機、ポンプ、流量計、膨張機、及び／又はエンジンとして機能できることが想定される。全般的に、明確にするため、デバイスは、回転圧縮機として本明細書で説明されるが、当然、当業者が認識するように、デバイスが上で説明されるもの等の様々な用途で機能できることが想定される。任意の特定の用途における作動流体は、液体、ガスとすることができ、又はデバイスの選択された用途の所望に応じて、２相流動領域を備えることができる。

一態様によれば、筐体、ローター、及びゲートを備える、回転圧縮機が提供される。例示的な回転圧縮機は、図１で例示される。筐体１１０は、一態様において、内壁面を有する内部空洞を画定する。筐体はさらに、内壁面を二分する筐体面に対して横断的に延在する長手方向軸線を有する。ローター１５０は、一態様において、周囲面を有し、筐体の内部空洞内に位置付けることができる。ローターは、ローター回転軸線を中心に回転するように構成することができる。特定の態様によれば、ローター回転軸線（図３の軸線Ｂ）は、図３で例示されるように、筐体の長手方向軸線（軸線Ａ）に対して偏心している。ゲート１６０は、一態様において、遠位端部を有し、ローターとともに摺動可能に載置するように構成される。ゲートは、ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第１の距離で位置付けられる第１の位置と、ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第２の距離で位置付けられる第２の位置とを中心に、及びそれらの間で軸方向に移動可能とすることができる。さらなる態様によれば、ゲートの遠位端部は、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、筐体の内壁面から近接して離間されるように拘束することができる。

さらに別の態様によれば、ローターの周囲面の少なくとも一部分、筐体の内壁面の一部分、及びゲートの遠位端部に近接するゲートの様々な部分は、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、圧縮チャンバ１０２の様々な体積を画定することができる。ローターの周囲面の少なくとも一部分、筐体の内壁面の一部分、及びゲートの遠位端部に近接するゲートの様々な部分は、図２で例示されるように、吸引チャンバ１０４も画定することができる。図２で示されるように、ローターが（矢印の方向等に）回転すると、ゲートの後方の吸引チャンバ１０４の体積が増加し、一方で、圧縮チャンバ１０２の体積が減少する。

例示的な回転圧縮機は、図４Ａ及び４Ｂで例示される。一態様において、回転圧縮機は、図５で例示されるように、筐体アセンブリを備える。特定の態様では、図５で例示されるように、筐体１１０を備える筐体アセンブリが提供される。筐体アセンブリはさらに、一態様において、筐体前部カバー１１３と、筐体後部カバー１１４とを備える。筐体アセンブリはさらに、筐体軸シール１１５、筐体主軸受１１６、筐体前部スペーサ１１７、筐体後部スペーサ１１８、筐体吸入シールリテーナ１２１、及び筐体吸入シール１２０のうちの少なくとも１つを備えることができる。

例示的な筐体前部カバー１１３は、図６で例示される。一態様において、筐体前部カバーは、実質的に板状とすることができ、前面及び対向する後面を有することができる。筐体前部カバーは、前部カバーを通って延在する穴を画定することができる。随意に、穴は、３つの部分で形成することができ、よって、各部分は、図６で示されるように、異なる寸法を有する。筐体前部カバーの後面に隣接して形成される部分等の、穴の少なくとも一部分は、筐体主軸受を受容するように構成される。認識されるように、筐体主軸受はまた、（下でさらに詳細に説明されるように）偏心軸の近位部分を受容するように構成される穴を画定することもできる。さらなる態様において、前部カバーの前面に隣接して形成される部分等の、筐体前部カバーの穴の少なくとも一部分は、筐体軸シールを受容するように構成することができる。

例示的な筐体後部カバーは、図７で例示される。一態様において、筐体後部カバー１１４は、偏心軸の遠位端部を受容するように構成又は相補的に成形される、その中に画定される少なくとも１つの穴を有する。本明細書において下でさらに説明されるように、偏心軸の遠位端部は、偏心軸が回転するのを係止する目的で、非円形の断面形状等が挙げられるが、それに限定されない、所定の断面形状を有するように構成又は切断することができる。別の態様において、吸入通路を提供するように構成される、少なくとも１つの穴を、（例えば、図７で示されるように、上述した後部カバーの穴の周囲に放射状に）筐体後部カバーの中に画定することができる。下でより詳細に説明されるように、吸入通路は、ローター、ゲート、筐体、及び／又は第１及び第２の端板の一方又は双方の中の入口ポートと流体連通することができる。さらなる態様において、吸入通路を密閉するために、吸入シール１２０とともに、（例えば、図５で示される）筐体吸入シールリテーナ１２１が提供される。随意に、回転圧縮機の吸引チャンバの中への十分な流体の通過を可能にするために、吸入通路を、所定の位置で筐体の中に形成することができる。

図８は、筐体前部スペーサ１１７又は筐体後部スペーサ１１８等の、例示的な筐体スペーサを例示する。図５で分かるように、筐体前部スペーサは、筐体前部カバー１１３と筐体の前面１１１との間に位置付けられるように構成される。同様に、筐体後部スペーサは、筐体後部カバー１１４と筐体の後面１１２との間に位置付けられるように構成される。種々の実施形態において、筐体前部及び後部カバーの一方もしくは双方、ならびに／又は筐体は、前部及び後部スペーサによって提供される間隔が、前部及び後部カバーならびに／又は筐体に統合されるように構築できることが想定される。

例示的なローター１５０は、図９で例示される。一態様において、ローターは、第１の側面及び対向する第２の側面を有する。ローターは、一態様において、略円筒形状とすることができるが、回転圧縮機内の流体の体積流量を変化させるように選択することができるような、他の幾何学形状も想定される。回転圧縮機は、ローターの第１及び第２の側面のそれぞれに載置され、それらとともに回転する、１対の端板１５１ａ、１５１ｂを備えることができる。筐体１１０は、一態様において、前面及び対向する後面を有する。一態様において、１対の端板の第１の端板１５１ａの一部分は、図１１で例示されるように、筐体の前面の一部分に密閉的かつ摺動可能に接触する。同様に、１対の端板の第２の端板１５１ｂの一部分は、筐体の後面の一部分に密閉的かつ摺動可能に接触する。

一態様によれば、回転圧縮機はさらに、第１の端板１５１ａと筐体の前面１１１との間、及び第２の端板１５１ｂと筐体の後面１１２との間に実質的に流体不透過性シールを提供するための手段を備える。例示的な一態様では、少なくとも１つのスロットを、第１及び第２の端板のそれぞれの外周部分の中に画定することができる。複数のシールを提供することができ、各シールは、第１及び第２の端板の１つのスロットの中に相補的に載置するように構成される。

随意に、少なくとも１つのスロット１２２は、筐体の前面１１１及び後面１１２のそれぞれの中に画定することができ、少なくとも１つのスロットは、筐体の内部空洞を実質的に囲む。少なくとも１つのシールを提供することができ、各シールは、筐体の１つのスロットの中に相補的に載置するように構成される。例えば、図１０で示されるように、１つ以上のスロット１２２（図１０で示されるような２つのスロットが挙げられるが、それに限定されない）が、筐体の前面及び後面のそれぞれの中に形成することができ、筐体の内部空洞と実質的に同心とすることができる。図５で示されるように、１つ以上のシール１２３を提供し、筐体の１つのスロットの中に相補的に載置するように構成することができる。したがって、例えば、筐体の前面及び後面のそれぞれに２つのスロットが形成される場合は、４つのシールを提供することができ、それぞれ、筐体のスロットのそれぞれの中に相補的に載置するように構成される。

さらに別の態様において、１対の端板の第１の端板を筐体の前面に載置することができ、複数の端板の第２の端板を筐体の後面に載置することができる。回転圧縮機はさらに、第１の端板とローターの第１の側面との間、及び第２の端板とローターの第２の側面との間に実質的に流体不浸透性のシールを提供するための手段を備えることができる。一態様では、少なくとも１つのスロットが、ローターの第１及び第２の側面のそれぞれの外周部分の中に画定される。少なくとも１つのシールを提供することができ、各シールは、ローターの１つのスロットの中に相補的に載置するように構成される。

回転圧縮機は、一態様において、図５及び図１２で示されるように、カム１２８を備える。カムは、カム軸を中心に筐体の内部空洞の中に位置付けることができ、ゲートの選択部分に選択的に係合して、ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第１の距離で位置付けられる第１の位置と、ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第２の距離で位置付けられる第２の位置とを中心に、及びそれらの間でゲートの軸方向運動を生じさせるように構成することができる。ローターはまた、ゲートの選択部分に作用して、ローターの周囲面に対するゲートの拘束された軸方向移動を生じさせるように構成することができる。カム１２８は、一態様において、軸に沿って位置付けることができる。例えば、カムは、図５及び図１２で示されるように、偏心軸１２９の近位端部と遠位端部との間の位置に位置付けることができる。

例示的な偏心軸１２９は、図１３で例示される。偏心軸は、一態様において、略円筒とすることができ、近位端部及び対向する遠位端部を有する。一態様において、遠位端部に近接した偏心軸の一部分は、遠位端部の横断面が非円形であるように除去することができる。例えば、それらに限定されないが、遠位端部の断面形状は、半円形、部分的円形（すなわち、一部分を、直径以外の円の弦に沿って除去することができる）、又は他の幾何学形状とすることができる。随意に、偏心軸は、その長さの一部分又は実質的に全部に沿って非円形断面を有することができる。種々の態様によれば、偏心軸は、上で説明されるように、又は当業者に知られているような代替の取り付け又は統合（すなわち、筐体端板の一部として作製されるなどの）方法を使用して、筐体前部カバー１１３及び筐体後部カバー１１４に対して固定することができる。

例示的なカム１２８は、図１４で示されるように、略円筒とすることができ、また、所定の幅を有することができる。一態様において、カムは、偏心軸を受容するようにサイズ決定及び成形される、その中に画定される穴を有することができる。種々の態様によれば、穴の中心は、カムの中心からオフセット（すなわち、穴がカムと同心ではないように）することができる。さらなる態様において、カムは、（図５及び図１４で示されるように）偏心軸の近位端部と遠位端部との間の位置に位置付けることができる。一態様によれば、カムは、偏心軸を使用することなく、選択された取り付け方法を通して、筐体１１０に対して回転しないように固定できることが想定される。さらに別の実施形態において、カムは、ブッシング、ローラー軸受、ニードル軸受、又は当業者に知られている類似する低摩擦デバイス等の使用を通して、カムとゲートとの間の摩擦力を低減させることができるような軸受を備えることができる。さらなる態様において、カムは、ローター回転軸線を中心に回転するときに、ゲートの所望の位置付けに作用するように、ローターの移動に対して一定の又は様々な速度で回転させることができることが想定される。カムの回転は、ベルト、歯車、チェーン駆動、リンケージ、及び他の類似する手段等の、当業者に知られている手段を通して生じさせることができる。

上で説明されるように、種々の態様における回転圧縮機は、ローターの第１及び第２の側面のそれぞれに載置され、それらとともに回転することができる、１対の端板１５１ａ、１５１ｂを備える。図１５Ａ及び１５Ｃで示されるように、第１の端板１５１ａは、そこから外向きに延在する軸状又は雄型突出部を有する、略円形の板状構造を備えることができる。例示的な一態様において、突出部は、略円筒とすることができ、第１の端板の面に対して略直角又は垂直に、第１の端板から外向きに延在することができる。さらなる態様において、突出部及び第１の端板は、実質的に同心とすることができる（すなわち、突出部の長手方向軸線は、第１の端板の幾何学的中心を実質的に通過する）。別の態様によれば、突出部は、第１の端板に固定して取り付けることができる。さらなる態様において、突出部は、トルクのスリップのない伝達のために、従来のキー付き部分を有することができる。種々の例示的な態様において、限定することを意味しないが、キー付き部分は、スプライン付き軸、ピン付き軸等とすることができる。

さらなる態様において、第１の端板の突出部は、図１５Ｃの断面図で示されるように、第１の端板の内面から突出部の中へ所定の深さ延在する、止まり穴を有することができる。この態様において、穴は、偏心軸の近位端部を受容するように構成することができる。偏心軸の近位端部は、ローターが偏心軸を中心に回転することを可能にする一方で、偏心軸が固定又は静止状態を維持するように、ローター前部軸受１５２を通して挿入し、第１の端板の突出部の中に画定される穴の中へ挿入することができる。

一態様において、偏心軸は、突出部の穴の中に位置付けられる入れ子状の転がり軸受によって支持することができ、軸受は、例えばブッシング、ローラー軸受、ジャーナル軸受、テーパーローラー軸受等が挙げられるが、それらに限定されない、既知の軸受要素から構築することができる。いくつかの態様において、入れ子状の軸受は、テーパーローラー軸受とすることができ、ローターを筐体に対して適切に整列させることができるように、偏心軸及びローターのある軸方向移動が、摩耗又はアセンブリ許容差に適合することを可能にするために、調整手段を偏心軸の遠位端部分内に提供することができる。他の態様では、回転要素のための所望の整列を達成するために、スラスト軸受を提供することができる。

同様に、第２の端板１５１ｂは、偏心軸の遠位端部を受容するように構成することができる、第２の端板を通して延在する穴を画定できることが想定される。ローター前部軸受に関して説明されるように、偏心軸の遠位部分は、ローターが偏心軸に対して、及びそれを中心に回転することを可能にするために、ローター後部軸受１５３を通して挿入し、次いで、第２の端板の中の穴を通して挿入することができる。

一態様において、第１の端板、第２の端板、又は第１及び第２の端板の双方は、（例えば、図１５Ｂで示される）カム状輪郭を提供する、その外周の一部分に沿った僅かな突出部を有することができる。下でさらに説明するように、第１及び／又は第２の端板のカム状輪郭は、ＴＤＣアセンブリのシール要素を連接するために、ＴＤＣアセンブリのクロスバーと相互作用することができる。

種々の態様によれば、ローター１５０は、図１６Ａで示されるように、ゲートを摺動可能に受容するように構成される、穴１５５を画定する。ローターは、一態様において、図１６Ａで示されるように、カムを回転受容するように構成される、中央に位置付けられるチャンバを画定する。穴１５５は、一態様において、チャンバを中心で二分する、穴軸を有する。図１６Ｂの断面図で示されるように、穴は、止まり穴（すなわち、該止まり穴は、ローターを貫通して延在しない）とすることができる。

さらなる態様において、ゲートは、略円筒とすることができ、ローターの穴は、ゲートを受容するために相補的に円筒形状とすることができる。随意に、ゲートは、非円筒形状を有することができ、ローターの穴は、ゲートを受容するために相補的に成形することができる。ゲート１６０は、例示的に図１７〜図１９で示されるように、カム１２８部分と選択的に接触するように構成される、少なくとも１つの軸受面を有する、陥凹１６１を画定することができる。少なくとも１つの軸受面は、一態様において、１対の対向する軸受面１６２ａ、１６２ｂを備える。特定の態様によれば、上で説明されるように、穴軸は、ローターのチャンバを中心で二分することができる。この態様において、ゲートの１対の対向する軸受面は、ゲートが穴によって摺動可能に受容されているときに、穴軸に対して実質的に横断的に位置付けることができる。さらなる態様において、１対の対向する軸受面は、ゲートの長手方向軸線に沿って互いに離間され、カム軸を中心に互いに向かい合って位置付けられる。軸受面の少なくとも１つの少なくとも一部分は、湾曲させることができる。

一態様において、ゲートは、図１８Ａで示されるように、上部偏心板１６３ａ及び下部偏心板１６３ｂを備えることができる。一態様において、上部及び下部偏心板１６３ａ、１６３ｂは、それぞれ、１対の対向する軸受面１６２ａ、１６２ｂを画定することができる。随意に、ゲートは、１対の対向する軸受面がゲートとともに一体的に形成されるように機械加工することができる。いずれの態様においても、１対の軸受面の各軸受面は、少なくとも部分的に湾曲させることができる。上部軸受面１６２ａは、（例えば、図１７で示される）第１の曲率半径（ｒ１）を有することができる。下部軸受面１６２ｂは、第２の曲率半径（ｒ２）を有することができる。一態様において、第１の曲率半径（ｒ１）及び第２の曲率半径（ｒ２）は、図１７で示されるように、第１及び第２の曲率半径によって描かれる円が実質的に同心であるように選択することができる。さらなる態様において、これらの描かれた円の中心は、ゲートの頂部によって画定することができる。他の態様において、下部及び上部偏心板（又はカムと接触している機械加工されたゲートの一部分）は、湾曲した又は部分的に湾曲した表面ではなく、平坦な輪郭を有することができる。認識できるように、ゲート（ならびに／又は上部及び下部偏心板）は、カム又はローターの穴と機械的接触している領域に表面処理して、又はめっきを施して、回転圧縮機の動作中の構成要素の十分な寿命を提供することができる。

一態様において、回転圧縮機は、高い流体圧力でのゲートの歪み及び撓みを最小にするための手段を備える。一態様において、ローターの穴の少なくとも一部分は、円筒断面形状を有することができ、ゲートの少なくとも一部分は、ローターの穴と相補的である円筒断面形状を有することができる。この態様において、ゲートの一部分の円筒形状は、優れた慣性モーメントにより、高い流体圧力及び高い回転速度でのゲートの歪み及び撓みに対する改善された抵抗性を提供することができる。

さらなる態様において、ゲートは、ローターに取り付けられ、ローター内に提供されるゲートの穴の軸に沿って延在する内部ガイドピンを介して、その軸方向移動中の適切な整列のためのさらなる支持を有することができる。この態様において、ガイドピンは、その長手方向軸線に沿って延びる、ゲート自体の中に提供される穴内で受容することができる。このようにして、ゲートを押圧する横力は、ローター内のゲート穴、及び穴内に存在するガイドピンの双方によって担持することができる。随意に、摩擦荷重を低減させるためにガイドピンを載せることができるゲートの内部穴内に、軸受要素を提供することができる。

さらに別の態様において、回転圧縮機は、円筒断面形状を有するゲートの一部分の外側部分に載置される、少なくとも１つの密閉要素を備える。例えば、図１９で例示されるように、１つ以上の溝１７１を、ゲートの遠位端部に近接して形成することができる。随意に、１つ以上の溝を、ゲートの近位端部に近接して、又はゲートの遠位端部及び近位端部の双方に近接して形成することができる。１つ以上のゲート密閉要素１７２を提供することができ、それぞれ、図１８Ａで示されるように、それぞれの溝によって受容されるように構成される。ゲート密閉要素（複数可）は、従来のピストン及びシリンダ密閉技術において全般的に知られているように、ゲートとローターの穴との間にシールを提供することができる。したがって、ゲート密閉要素は、ゲートが第１及び第２の位置の間で軸方向に移動するときに、穴に対してゲートを密閉するように作用することができる。また、ゲートの少なくとも一部分が非円筒断面形状を有する種々の態様では、所望のレベルの密閉を達成するために、ゲートの周囲の長さに沿った選択された場所に、適切なゲート密閉要素を提供できることも想定される。

上で説明されるように、一態様において、ゲートは、ローターとともに摺動可能に載置され、ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第１の距離で位置付けられる第１の位置と、ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第２の距離で位置付けられる第２の位置とを中心に、及びそれらの間で軸方向に移動可能である。一態様において、第１の距離は、第２の距離よりも長い。一態様において、第２の距離は、ローターの周囲面に近接させることができる。さらに別の態様において、第２の位置において、ゲートの遠位端部は、ローターの周囲面、又はその下側とすることができる。

ゲートの遠位端部は、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、筐体の内壁面から近接して離間されるように拘束することができる。一態様において、ゲートの遠位端部は、約０．０００１インチ（約０．００２５ｍｍ）〜約０．２０００インチ（約５．０８ｍｍ）の拘束範囲で、筐体の内壁面から近接するように拘束することができる。随意に、ゲートの遠位端部は、約０．０００３インチ（約０．００７６ｍｍ）〜約０．１５００インチ（約３．８１ｍｍ）の拘束範囲で、筐体の内壁面から近接して離間されるように拘束することができる。さらに別の態様において、ゲートの遠位端部は、約０．０００５インチ（約０．０１２７ｍｍ）〜約０．１０００インチ（約２．５４ｍｍ）の拘束範囲で、筐体の内壁面から近接して離間されるように拘束することができる。

種々の態様によれば、ゲートの遠位端部は、スロットを画定する。回転圧縮機はさらに、シールアセンブリを備えることができ、該シールアセンブリは、ゲートのスロットの中で移動可能である少なくとも１つの平面部材と、ローターが回転するときに、少なくとも１つの平面部材に選択的に作用して、少なくとも１つの平面部材の外縁部と筐体の内壁面との摺動接触を維持するように構成される、付勢要素とを備える。一態様において、少なくとも１つの平面部材の質量は、ゲートの質量の約５０パーセント未満である。別の態様において、少なくとも１つの平面部材の質量は、ゲートの質量の約１０パーセント未満である。随意に、少なくとも１つの平面部材の質量は、ゲートの質量の約２パーセント未満でありえる。さらに別の態様によれば、少なくとも１つの平面部材の質量は、ゲートの質量の約１〜約６０パーセントとすることができる。また、随意に、圧縮チャンバを密閉要素の下側に流体接続している通路を提供することにより、圧縮チャンバの加圧ガスによって、少なくとも１つの平面部材に対する付勢力を少なくとも部分的に提供できることも想定される。

一態様において、ゲートの遠位端部は、図１７で示されるように、略テーパー付きとすることができる。テーパー付き端部分は、遠位端部の２つの対向側部が、内向きにテーパーが付けられ、実質的に頂部で一体になるように成形することができる。さらなる態様において、遠位端部の対向するテーパー付き側部を接続する２つの側部は、ゲートの円筒部分と略平行で、かつ連続的である。一態様において、テーパー付き端部分は、ゲートがローターの中に後退するときに膨張圧力が作用する、より大きい領域を生じさせるのを補助するように構成される。従来の油圧ベーンモータでは、例えば、ベーンが後退するにつれて、露出する領域が減少し、膨張機の有効性を低下させる。

ゲートのテーパー付き端部分の上記の構成は、ローターが回転するときに、全体積減少に対する勾配を低減させる。すなわち、ゲートがローターの穴の中へ下方に後退するにつれて、各ローター回転度あたり、少量の漸増的体積を加えており、全体積が減少する速度を低減させる。したがって、例示された構成は、三日月形状が閉じるにつれて、体積の一部を穴の中へ下方に移動させる。「穴の体積」は、三日月形状の体積の減少よりも遅く増加するので、結果として、最終的に圧縮事象となる。

ゲートの遠位端部分に対して代替の形状を使用できることが想定される。種々の態様では、圧縮動作又は膨張動作のいずれかを最適化するために、ゲートのテーパー付き端部分の側部の一方又は双方に、異なる幾何学形状を使用することができる。例えば、一態様において、ゲートの端部分が圧縮側にテーパーを有しない場合は、圧縮比の増加が生じる。或いは、急なテーパー（すなわち、ゲートの遠位端部分のテーパー付き部分の、より大きい高さ幅比）を吸引側に提供することによって、「ストローク」毎に取り込まれる体積が増加する。本デバイスが膨張機として使用される場合は、ゲートのテーパー付き端部分を、例えば、限定することを意味しないが、その遠位端部上のゲートの輪郭の幾何学形状を変動させることによって、実質的に「一定の体積膨張」ストロークを生じさせる等の、回転の所与の一部分について結果として生じる最も高いモーメント反作用を作成するように構成できることが想定される。

ゲートの例示的なテーパー付き端部分は、上で説明されるように、圧力を作用させることができる、又はそれを通して吸引体積を増加させることができる、ゲートの中の後退「ポケット」を提供することができる。テーパー付き構成は、回転圧縮機が最終クリアランス体積に向かって移動するにつれて、ある程度の体積が圧縮チャンバの中で増大することを可能にする。テーパー付き端部分の特定の形状は、ゲート／筐体の幾何学形状だけに依存するのではなく、圧縮動力学を調整するための手段を提供する。

種々の態様によれば、少なくとも１つのスロットが、ゲートの遠位端部によって画定される。一態様において、ゲートの遠位端部によって画定されるスロット１６４は、図１９で示されるように、３面スロットである。スロットの第１の又は頂部側は、テーパー付き端部分の頂部に沿って形成される。３面スロットの後の２つの対向する側縁部は、（図１９で示されるように）ゲートの円筒部分と略平行で、かつ連続的であるゲートの側部に沿って頂部から離れて下方に延在する。一態様において、３面スロットは、ゲートのテーパー付き端部分の中の共通面の中に位置付けられる。さらなる態様において、ゲートの遠位端部分はさらに、その中に画定され、頂部スロットと略平行であるテーパー付き端部分を通って延在する、穴を備えることができる。この態様において、画定された穴は、スロットの後の２つの側縁部の遠位（非頂部）端部に形成することができる。

スロット１６４は、一態様において、図１８Ａで示されるように、頂部シール１６６及び１対の側部シール１６７を相補的かつ動作可能に受容するように構成することができる。種々の態様によれば、頂部シール及び側部シールは、ゲートの遠位端部分の一体的シールとして形成できることが想定される。例えば、一体的シールは、スロット１６４の中に位置付けられ、筐体の内壁面ならびに第１及び第２の端板に対して、それぞれ、ゲートの遠位端部分の頂部及び側部を密閉するように構成される、弾性材料、付勢可能な材料、又は他の材料を備えることができる。

図１８Ｂで示されるように、１対のゲートシールアクチュエータ１６８（図１８Ａ及び図２０で例示される）及びゲートアクチュエータばね１６９を提供し、ゲートの遠位端部分の穴の中に動作可能に位置付けることができる。図１８Ａ及び１８Ｂで示されるように、ゲートアクチュエータばね１６９は、穴の中へ配置することができ、ゲートシールアクチュエータ１６８のそれぞれは、ゲートアクチュエータばねの両側の穴の中に配置することができる。側部シール１６７は、スロットの２つの側縁部の中に配置することができ、頂部シール１６６は、スロットの頂部側に配置することができる。

例示的な一態様において、側部及び頂部シールのそれぞれは、略台形形状である。ゲートシールアクチュエータ、側部シール、及び頂部シールの全般的な幾何学形状のため、筐体及び／又はローターの一部分に対するゲートの密閉を達成することができる。ゲートアクチュエータばねは、ゲートシールアクチュエータに作用し、ゲートアクチュエータばねの長手方向軸線と平行な方向に、穴内で長手方向に摺動させることができる。次に、ゲートシールアクチュエータが側部シール１６７に作用し、次に、該側部シールが頂部シール１６６に作用する。シールの角度付き端部の幾何学形状は、ばねから印加された力が、それらのそれぞれの嵌合面に対して（一態様では、１対の端板の内面に対して）、側部シールを外向きに押圧する一方で、この力を頂部シールまで上方に伝達させ、それによって、該頂部シールを筐体の内壁面に押し付けることを可能にする。したがって、ばねの横力が側部シールに移され、ゲートと第１及び第２の端板との間にシールを生じさせる。側部シールと頂部シールとの間の角度付きの界面のため、ばねの横力が、横向き及び上向きの力として側部シールを通して伝達され、筐体の内壁面に対して頂部シールを押圧する。随意に、圧縮チャンバ内の圧縮流体は、シール自体の中又はゲート内に提供される通路を通して方向付けることができ、よって、加圧流体が、選択されたシールの下側に作用して、所与のチャンバの流体密閉に必要な付勢力の全て又は一部を提供する。

さらに別の態様によれば、回転圧縮機はさらに、筐体の内壁面とローターの周囲面との間の最小の運転クリアランスの場所に近接して、筐体の内壁面から外向きに延在するシール要素を備える。シール要素の縁部は、ローターの周囲面と選択的で摺動可能に接触するように構成することができる。さらなる態様において、回転圧縮機は、ローターが回転するとき、ゲートの遠位端部がシール要素の上を通過するときに、シール要素の縁部が筐体の内壁面又はその下側にあるように、筐体内でシール要素を引き出すための手段を備えることができる。

一態様では、少なくとも１つの上死点（ＴＤＣ）アセンブリが提供され、該ＴＤＣアセンブリは、シール要素を備える。ＴＤＣアセンブリ１３０は、図２１Ａで示されるように、筐体１１０の中に挿入され、その一部分を形成することができる。随意に、下で説明されるようなＴＤＣアセンブリの構成要素は、筐体と一体的に形成することができる。したがって、別個のＴＤＣアセンブリに関して下で説明されるが、ＴＤＣアセンブリの構成要素の１つ以上を筐体と一体的に形成し、下で説明されるような類似する方法で動作させることができることが想定される。例示的なＴＤＣアセンブリ１３０は、図２２Ａ及び２２Ｂで例示されるように、ＴＤＣインサート１３１と、シール要素１３２（一態様では、ＴＤＣ表面シール１３３及び１対の対向するＴＤＣ側部シール１３４）と、ＴＤＣクロスバー１３５と、ＴＤＣプルロッド１３６と、ＴＤＣボタンシール１３７と、着座ばね部材１３８とを備えることができる。

ＴＤＣインサート１３１は、ＴＤＣアセンブリの主本体部分を備え、ＴＤＣアセンブリを筐体の削除部分の中に挿入するときに、筐体の内壁面と略連続的な内面を有する。したがって、内面は、筐体の内壁面の曲率半径に実質的に等しい曲率半径を有する。溝又はＴＤＣシールランドが、内面の一部分の中に画定され、ＴＤＣ表面シール及びＴＤＣ側部シール等のシール要素を相補的に受容するように構成される。ＴＤＣアセンブリが筐体の中に位置付けられると、溝は、実質的に筐体の前面から筐体の後面まで延在する。特定の態様において、溝は、筐体の前面に対して鋭角に位置付けられる。好ましい態様において、溝は、図２１Ａで例示されるように、筐体の前面に対して垂直ではない角度で位置付けられる。この態様において、ゲートがＴＤＣシール要素を通過するときに、ゲートの頂部シールは、ＴＤＣシール要素に平行ではなく、それによって、回転圧縮機の動作中の頂部シール及びシール要素のスナッギングを最小にするか、又は防止する。

さらに別の態様では、少なくとも１つの空洞１４０が、ＴＤＣインサート１３１の前面及び後面のそれぞれの中に画定される。この態様において、各空洞は、ＴＤＣインサートの中へ部分的に内向きに延在する（すなわち、止まり穴である）。各空洞は、ＴＤＣボタンシール１３７を動作可能に受容するように構成される。随意に、ＴＤＣインサートの外面からＴＤＣインサートの中へ延在する追加的な空洞を、ＴＤＣインサートの中に画定することができる。例示的な態様において、空洞は、ＴＤＣインサートの外面からＴＤＣシールランドまで延在させることができる。別の態様では、空洞の２つを、図２２Ａ及び２２Ｂで示されるように、着座ばね部材１３８を動作可能に受容するように構成することができる。

穴を、ＴＤＣインサートの中に画定することができ、該穴は、プルロッド１３６を動作可能に受容するように構成することができる。随意に、複数の穴をＴＤＣインサートの中に画定することができ、各穴は、各プルロッドを受容するように構成される。一態様では、例えば図２３で示されるプルロッドの遠位端部を、（図２４で示されるような）ＴＤＣ表面シール１３３の一部分の中に画定される切り欠き１４１の中に挿入し、該切り欠きによって保持することができる。プルロッドの軸は、穴を通ってＴＤＣインサートの外面を超えて延在する。プルロッドの対向する近位端部は、（プルロッドに対して略垂直に位置付けられる）クロスバー１３５の一部分の中に画定される穴を通過するように構成され、例えば、それに限定されないが、ナット１３９で適所に保持することができる。図２２Ａ及び２２Ｂで示されるように、クロスバーは、一態様において、ＴＤＣインサートの幅（すなわち、ＴＤＣインサートの前面と後面との間の距離、又は実質的に筐体の前面と後面との間の距離）よりも大きい所定の長さを有する。

クロスバーは、一態様において、ローターが回転するときに、ゲートの遠位端部がシール要素の上を通過するときに、筐体の内壁面又はその下側にあるように、ＴＤＣアセンブリのシール要素を位置付けるために、第１及び第２の端板１５１ａ、１５１ｂによって動作可能に係合することができる。例えば、上で説明されるように、第１及び第２の端板のうちの１つ以上は、それらの外周に沿って突出部を有することができ、カム状の輪郭をもたらす。突出部が、筐体の前面及び後面を超えて延在するクロスバーの一方又は双方の端部の上を通過し、それらと接触するときに、クロスバーが移動し、それによって、筐体の内壁面又はその下側の位置までシール要素を引き出す。本開示の範囲から逸脱することなく、ＴＤＣシール要素を連接するために代替の作動手段を使用することができ、全てのそのような連接手段が、本開示によって想定されることを認識することができる。そのような作動手段としては、空気圧、油圧（回転圧縮機の外部流体、制御流体、及び／又は作動流体等を使用する）、電子、電気機械、又は機械的動作を提供する他の既知の手段が挙げられるが、それらに限定されないことが想定される。

図２を参照すると、例えば、上で説明されるように、一態様において、ローターの周囲面の一部分、筐体の内壁面の一部分、及びゲートの遠位端部に近接するゲートの様々な部分は、吸引チャンバ１０４及び圧縮チャンバ１０２を画定し、それぞれ、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、様々な体積を有する。種々の態様によれば、吸引及び／又は圧縮チャンバと流体連通している１つ以上の入口ポートを、回転圧縮機のローター１５０、ゲート１６０、筐体１１０、第１の端板１５１ａ、及び／もしくは第２の端板１５１ｂのうちの１つ以上、又は他の構成要素（複数可）の中に提供することができる。同様に、１つ以上の出口ポートを、回転圧縮機のローター、ゲート、筐体、第１及び／もしくは第２の端板のうちの１つ以上、又は他の構成要素（複数可）の中に提供することができる。例えば、一態様において、図１６Ａ、１６Ｂ、及び図３０Ａで例示されるように、ローターは、吸引チャンバ及び／又は圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つのローター入口ポート１５６を備えることができる。この態様において、入口ポートは、ローターの周囲面から第２の側面等のローターの側面に延在し、流体通路を形成することができる。別の態様によれば、第２の端板１５１ｂは、少なくとも１つの入口ポートを備えることができる。例えば、図２５Ａ〜２５Ｂ及び図３０Ａ〜３０Ｂで示されるように、第２の端板は、第１の入口ポート１５７と、第２の入口ポート１５８とを備えることができる。第１の入口ポート１５７は、一態様において、ローター入口ポート１５６と流体連通し、それによって、実質的に連続した流体通路を提供する。第２の端板の中に形成される入口ポートの少なくとも１つは、筐体後部カバーの中に形成される１つ以上の穴と協働して、実質的に連続した流体吸入通路を提供するように構成することができる。

一態様によれば、筐体は、図２９で例示されるように、吸引及び／又は圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの筐体入口ポート１２４を有することができる。別の態様において、ゲート１６０は、吸引及び／又は圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つのゲート入口ポート１７５を有することができる。この態様において、回転圧縮機は、ゲートの中の少なくとも１つの入口ポートを選択的に開閉するための手段を備えることができる。一態様において、図２９で例示される回転圧縮機のローターは、図面を見て反時計回り方向に回転するように構成できることが想定される。この態様において、限定することを意味しないが、ローター、第２の端板、及び／又はゲートの中に形成される１つ以上の入口ポートは、ローターが回転し始めるときに（すなわち、ゲート頂部シールがＴＤＣ位置を通過するときに）、入口ポートが、ＴＤＣ位置に近接して位置付けられ、ローターがその回転を継続するときに、流体を吸引チャンバの中へ吸い込むことができるように位置付けることができることが想定される。同様に、筐体の中に形成される入口は、ＴＤＣ位置に近接して位置付けることができる。しかしながら、入口ポートの位置を、所望に応じて選択できることが想定される。

同様に、一態様において、回転圧縮機のローター、ゲート、第１及び／もしくは第２の端板、筐体、ならびに／又は他の構成要素（複数可）は、圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの出口ポートを有することができる。例えば、特定の態様において、ゲートは、圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの出口ポートを有することができる。回転圧縮機はさらに、ゲートの中の少なくとも１つの出口ポートを選択的に開閉するための手段を備えることができる。さらに別の態様では、図２９で例示されるように、筐体出口ポート１２５を、筐体の中に形成することができる。筐体出口ポート１２５は、一態様において、ＴＤＣ位置に近接して位置付けることができ、よって、ローターが回転を完了するときに、圧縮チャンバの中の実質的に全ての流体が、筐体出口ポートを介して圧縮チャンバを出る。下でさらに説明するように、一態様では、回転圧縮機のための吐出弁としての機能を果たす弁を、筐体出口ポートの中に載置することができる。

さらなる態様において、ゲートの中に提供されるポートがローターの中に提供されるポートと整列するときに該ゲートの中に提供されるポートを開くために、ローター内のゲートの軸方向移動を使用することができる。この態様では、ローター移動の選択された期間中に、出口ポートが１つ以上の体積チャンバと流体連通して配置され、それらの間の流体流動を可能にする。さらに他の態様では、出口ポートをローター端板の中に提供することができ、該出口ポートは、ローター端板が筐体に対して偏心移動するときに、選択された体積チャンバと流体連通して配置することが可能になる。この例示された態様では、ローター移動の選択された期間中に、ポートが流体連通を確立することを可能にし、それが、体積チャンバの１つ以上からの流体の取り込み又は吐出を可能にする。或いは、作動流体のための主入口又は出口通路を提供するように構成されるポートを筐体の少なくとも一部分の中に提供できること、又は形成された筐体ポートが、上で説明されるように他の構成要素の中に提供される主ポートに対する追加的なポートとして機能できることが想定される。

回転圧縮機はさらに、圧縮チャンバの中の圧縮流体の逆流を防止する役割を果たす、筐体に載置される吐出弁を備えることができる。他の態様において、回転圧縮機は、吸入流体の逆流を低減させるか、又はなくすために、吸入通路の中に位置付けられる（筐体の入口ポートの中に位置付けられる、等が挙げられるが、それに限定されない）吸入弁を備えることができる。種々の態様によれば、例えば、限定することを意味しないが、吐出弁及び／又は吸入弁は、リード弁、板弁、フラッパ弁等で構成することができる。

以下、図２６〜図２７を参照すると、例えば、吐出弁としての機能を果たすために、筐体の出口ポートの中に位置付けることができる、例示的な板弁アセンブリ１８０が例示される。種々の態様によれば、板弁アセンブリは、チャンバシール１８１と、弁板１８２と、弁座１８３と、密閉要素１８４と、シールばね１８５と、弁本体１８６とを備えることができる。組み立てるときに、弁板、弁座、及び弁本体は、共通軸の周囲に半径方向に移動する複数のチャネルを画定することが想定される。一態様において、密閉要素１８４及びシールばね１８５のそれぞれは、複数のチャネルのそれぞれの中に配置される。一実施例において、密閉要素は、実質的に球状とすることができる。一態様によれば、限定することを意味しないが、弁本体の中に５つのチャネルが形成され、したがって、５つの密閉要素が、形成されたチャネルのそれぞれの中に載置される。一態様において、弁本体は、図２７で示されるように、板弁アセンブリを組み立てるときに、シールばね及び密閉要素をチャネル内で保持するように成形される。随意に、シールばねは、省略することができ、密閉要素の移動及び密閉機能は、板弁アセンブリを通る流体流動により制御することができる。他の態様において、密閉要素は、精密な許容差でそれぞれのチャネル内に嵌合させることができ、よって、密閉要素の移動が実質的に制限され、それによって、密閉要素の非拘束移動を防止するための制動機構を提供する。認識できるように、板弁アセンブリ又は他の同様の弁を提供することができ、それらは、回転圧縮機のための吐出弁としての機能を果たすように構成することができる。

種々の態様によれば、回転圧縮機は、周囲面及びローター軸を有するローターと、内壁面を有する内部空洞を画定する筐体とを備えることができ、筐体は、ローター軸に対して偏心している筐体長手方向軸線を中心に回転するように構成することができる。ローターは、筐体の内部空洞内に位置付けることができる。本明細書で述べられるようなゲートは、ローターとともに摺動可能に載置することができ、また、ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第１の距離で位置付けられる第１の位置と、ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第２の距離で位置付けられる第２の位置とを中心に、及びそれらの間で軸方向に移動可能とすることができる。この態様では、第１及び第２の端板を提供することができ、ローターに固定して取り付けるか、又はローターに載置することができる。したがって、ローター及び端板は、筐体が筐体長手方向軸線を中心に回転するときに、静止位置で保持又は維持することができる。そのような回転圧縮機は、例えば、圧縮機、ポンプ、膨張機、又はそれらの任意の組み合わせとして使用することができる。

要求される可能性がある高い圧力比を生じさせるために、本明細書で説明されるような２つ以上の回転圧縮機を使用して、複合デバイスを組み立てることができることが想定される。例示的な態様において、第１段回転圧縮機は、その出口ポート、又は第２段回転圧縮機の入口と流体接続して選択的に位置付けられるポートを有することができる。種々の態様において、第２段は、それらに限定されないが、遠心圧縮機、スクロール圧縮機、往復圧縮機、軸流タービン圧縮機等のいくつかの既知の圧縮機デバイスのうちのいずれか１つとすることができる。或いは、第１段を、上で例示的に説明されるような、既知の圧縮機又はポンプで構成することができ、後段は、本明細書の種々の態様に従って説明されるような回転圧縮機又はそれらの組み合わせを使用して組み立てることができることが想定される。そのような多段圧縮機は、例えば、それらに限定されないが、圧縮機、ポンプ、膨張機、エンジン、又はそれらの任意の組み合わせとして使用することができる。

図４Ａ、４Ｂ、及び図１１を参照すると、回転圧縮機は、上で説明されるような構成要素のいずれか又は全てを備えるように組み立てることができる。一態様において、ゲートは、ゲートのテーパー付き端部分の穴の中へシールアクチュエータを挿入することによって組み立てることができる。頂部シール及び側部シールは、ゲートの頂部において３面スロットのそれぞれの部分の中へ挿入することができる。１つ以上のゲート密閉要素は、円筒断面形状を有するゲートの一部分の中に形成される溝内に位置付けることができる。一態様において、ゲートの中に位置付けるときに１対の対向する軸受面を画定する、ゲート下部及び上部偏心板が提供される。したがって、一態様において、上部偏心板及び下部偏心板は、ゲートの本体内に位置付けることができる。次いで、ゲートをローターの穴の中へ挿入することができる。

種々の態様によれば、シールアクチュエータがゲート側部シールを押圧し、第１及び第２の端板の内面に対してゲート側部シールを押圧することが想定される。上で説明されるように、ゲート側部シール及びゲート頂部シールの構造及び幾何学形状のため、ゲート側部シールが受ける横力は、横方向にゲート頂部シールに伝達され、それによって、筐体の内壁面に対してゲート頂部シールを押圧する。これらの押圧力は、回転圧縮機の動作中に、適切な密閉を確保する役割を果たすことができる。一態様において、ゲート側部シールは、約０．０１ポンド（約０．００５ｋｇ）〜約１５．０ポンド（約６．８ｋｇ）の範囲の押圧力を受ける。さらなる態様において、ゲート側部シールは、好ましくは、約４．０ポンド（約１．８１ｋｇ）の力を受ける。別の態様によれば、ゲート頂部シールは、約２．０ポンド（約０．９１ｋｇ）〜約４０．０ポンド（約１８．１ｋｇ）の範囲の押圧力を受ける。さらに別の態様において、ゲート頂部シール及びゲート側部シールは、上で本明細書で説明される力を生じさせるために、代替のばね要素とともに構成することができる。

一態様では、ＴＤＣアセンブリが提供され、筐体の中に載置することができる。ＴＤＣインサートは、筐体内に位置付けることができ、ＴＤＣプルロッドの遠位端部は、ＴＤＣ表面シールの切り欠きの中へ挿入することができ、次いで、それをＴＤＣインサートの中の溝又はＴＤＣシールランドの中へ挿入することができる。同様に、ＴＤＣ側部シールを溝の中へ挿入することができ、また、ボタンシールをＴＤＣインサートの前面及び後面上のそれぞれの穴の中へ挿入することができる。ＴＤＣクロスバーは、筐体前面から筐体後面まで延在する穴（例えば、図２１で示されるような、ＴＤＣクロスバーレリーフ）の中に挿入することができる。着座ばね要素及びナットを、筐体の外面から挿入することができ、ナットは、ＴＤＣプルロッドの遠位端部に固定することができる。１つ以上のシールを、筐体の前面及び／又は後面の中に画定されるスロットのそれぞれの中に位置付けることができる。認識できるように、一態様において、ＴＤＣアセンブリは、筐体と少なくとも部分的に一体にすることができ、したがって、この態様では、種々のＴＤＣアセンブリ構成要素を筐体の中に直接組み立てることができる。

次いで、ローター（その中にゲートが位置付けられる）を、筐体の内部空洞内に位置付けることができる。一態様において、筐体内の一般のローター位置（すなわち、筐体長手方向軸線に対するローター回転軸線の位置によって画定されるローターの位置）、及び筐体に対する一般のローターの位置は、筐体内のローターの回転運動があっても一定である。したがって、図３で例示されるように、ローターの周囲面及び筐体の内壁面が最も近い地点又は場所がある。特定の態様において、この地点は、回転圧縮機の上死点（ＴＤＣ）位置に実質的に等しくすることができる。ＴＤＣシール要素、又はより具体的には、ＴＤＣ表面シールは、筐体の内壁面とローターの周囲面との間でシールを維持するように作用することが想定される。

偏心軸及びカムを、ローターの中心に位置付けられたチャンバ、及びゲートの画定された陥凹部分の中に挿入することができる。カムは、ゲートの陥凹の中に位置付けられ、陥凹によって画定される少なくとも１つの軸受面に近接するように、偏心軸に沿って位置付けることができる。一態様では、カムを、ゲートの上部偏心板と下部偏心板との間に位置付けることができる。種々の態様によれば、カムの形状は、ローターの穴によってローター内で拘束されるゲートが、カムと、上部偏心板及び下部偏心板等のゲート陥凹の少なくとも１つの軸受面上の嵌合接触地点との間の接触地点によって画定される、その放射状位置を有するように選択できることが想定される。ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、ゲートの円周方向の経路がローターの回転中心によって画定され、ゲートの放射状拡張がカムの幾何学形状によって固定される。このようにして、ゲートの遠位端部は、筐体の内壁面から近接して離間されるように拘束され、筐体の内壁面に対して過剰な力又は不安定な力で押圧することから拘束される。

一態様において、カムは、ゲートの遠位端部が筐体の内壁面から近接して離間された距離で維持することができるように設計される。一態様において、ゲートの遠位端部は、約０．０００１インチ〜約０．２０００インチの拘束範囲、約０．０００３インチ〜約０．１５００インチの拘束範囲、又は約０．０００５インチ〜約０．１０００インチの拘束範囲で、筐体の内壁面から近接して離間されるように拘束される。別の態様において、ゲートの遠位端部は、筐体内表面の直径の０．０１％〜１５．０％の拘束範囲で、筐体の内壁面から近接して離間されるように拘束される。

この様式において、ゲートと筐体の内壁面との間の摩耗及び接触摩擦は、最小に、又は除去され得る。本明細書で説明されるように、ゲートの遠位端部と筐体の内壁面（及び／又は第１及び第２の端板の内面）との間の密閉は、ゲート側部シール及びゲート頂部シールに作用するゲートシールアクチュエータのばね力によって達成することができる。他の態様において、ゲートの遠位端部と筐体の内壁面（及び／又は第１及び第２の端板の内面）との間の密閉は、正確な機械加工及びアセンブリ許容差を通して達成される密な運転クリアランスによって達成することができ、それによって、非接触密閉機能を生じさせ、したがって、摩擦及び摩耗を低減させる。

偏心軸の近位部分は、ローター前部軸受を通して、第１の端板の軸の中に形成される穴の中へ挿入することができる。同様に、偏心軸の遠位部分は、ローター後部軸受を通して挿入し、第２の端板を通し、そして、筐体後部カバーの中の嵌合穴の中へ挿入することができる。一態様において、筐体前部スペーサは、筐体前部カバーと筐体の前面との間に位置付けられる。図８で示されるように、筐体前部スペーサは、第１の端板が自由に回転できる空隙を画定することができる。同様に、筐体後部スペーサは、筐体後部カバーと筐体の後面との間に位置付けることができ、第２の端板が自由に回転できる空隙を画定することができる。随意に、上で説明されるように、筐体前部及び後部スペーサは、除去することができ、筐体前部及び後部カバーならびに／又は筐体は、回転圧縮機を組み立てるときに、空隙のそれぞれを提供するように構築することができる。

回転圧縮機は、これに限定されないが、ねじ、ボルト、鋲、クランプ、ナット付きプレススタッド等の、例えば、これに限定されないが、機械的締結具等、又はそれらの任意の組み合わせ等の、従来の手段によって互いに結合するか、組み立てることができることが想定される。例えば図６〜図８及び図１０で例示されるように、筐体前部カバー、筐体前部スペーサ、筐体、筐体後部スペーサ、及び筐体後部カバーに対して、相補的な締結穴を画定することができる。しかしながら、筐体アセンブリの任意の数の要素を、ともに単一の機械部品又は鋳造品に一体的に形成できることも想定される。

種々の態様によれば、第１及び第２の端板は、それらがローターと同時に回転するように、それぞれ、ローターの第１及び第２の側面に固定して取り付けることができる。一態様において、第１及び第２の端板は、筐体の前面及び／又は後面の中に画定されるスロットのそれぞれの中に位置付けられる、少なくとも１つのシールによって、筐体の前面及び後面に対して実質的に密閉することができる。この態様において、ゲート側部シールは、第１及び第２の端板の内面がローターの回転に対して固定された場合、それらに対して掃引するのではなく、それらに対して軸方向に上下に平行移動する。この様式において、密閉性能を改善することができ、摩擦を低減させることができる。認識できるように、ローター内のゲートの密閉、及び筐体の内壁面に対するゲートの密閉を提供するために、任意の数のシールを使用することができ、種々の態様は、本明細書で説明されるよりも多い、又は少ないシールを含むことができることが想定される。いくつかの態様では、例えば、限定することを意味しないが、圧縮チャンバもしくは他の場所から送られる流体圧力の使用を通して、又は付勢要素の使用を通して、又はそれらの組み合わせを通して、シールの１つ以上をシールの嵌合面に対して押し付けることができることが想定される。

他の態様によれば、第１及び第２の端板は、筐体に固定して取り付けることができる。例えば、第１の端板を筐体の前面に載置することができ、第２の端板を筐体の後面に載置することができる。第１の端板とローターの第１の側面との間、及び第２の端板とローターの第２の側面との間に実質的に流体不透過性シールを提供するための手段を提供することができる。この態様において、ゲート側部シールは、種々の他の側面に従って本明細書で説明されるように、第１及び第２の端板の内面に対して軸方向又は横方向に移動するのではなく、それらに対して「掃引」することが想定される。種々の態様によれば、より少ないシール（例えば、ゲートシール、ＴＤＣシール等）を提供することができ、密閉を、回転圧縮機の構成要素間の選択された接触面での密なアセンブリ許容差を通して効果的に達成できることが想定される。随意に、筐体に対してゲートを正確に位置付けることを通して、すなわち、ゲートの遠位端部を筐体から精密な選択許容差で維持するようにゲートを位置付けることによって、所望の性能が達成され得るように、選択された密閉要素の排除を通して、オイルレス圧縮機又は真空ポンプを構築することができる。この態様は、代表的なシール接触地点における摩擦及び摩耗の低減を通して、長い耐用年数を達成することができる。

上で説明されるように、動作中に、ローターが筐体内で回転すると、ゲートアセンブリは、第１及び第２の位置を中心に、及びそれらの間で軸方向に移動する。ゲートの遠位端部が、ローター及び筐体が最も近い地点（すなわち、実質的にＴＤＣの位置）に接近すると、第１及び第２の端板のカム状輪郭が、ＴＤＣクロスバーを筐体の内壁面から離れて外向きに移動させ、それが、プルロッドにＴＤＣ表面シールに対する牽引力を働かせる。それによって、ＴＤＣ表面シールは、筐体の内壁面又はその下側の位置まで後退する。

さらなる態様によれば、上で説明されるＴＤＣ表面シールの後退は、ＴＤＣ位置を過ぎるゲートの移動と実質的に同時に行うことができ、ゲート頂点シールとＴＤＣ表面シールとの間の任意の接触を最小に、又は排除しながら、ゲートがＴＤＣ位置を通過することを可能にする。したがって、所定のリフト量をＴＤＣ表面シールに提供して、ゲートがＴＤＣ位置を通過するときに、該ＴＤＣ表面シールがゲートの任意の一部分に衝突又は接触することを防止するように、第１及び第２の端板のそれぞれのカム状の突出部を配置し、形状決定することができる。

種々の態様によれば、ＴＤＣ表面シールがゲート頂部シールに不都合に接触することを防止するために、追加的な手段を提供することができる。例えば、ゲートがＴＤＣ位置を通過するときに、ゲート頂部シール及びＴＤＣ表面シールが平行でないように（それによって、２つのシール間の完全な接触を防止するように）、ＴＤＣ表面シールを、筐体の前面及び後面に対して（上で説明される）ある角度で位置付けることができる。ＴＤＣ表面シールの角度付きの位置付けはさらに、ＴＤＣ表面シールを受容するように構成される、ＴＤＣインサートの中に形成される溝又はシールランドに、ゲート頂部シールが引っ掛かる、又はそこに入り込むことを防止することができる。別の態様において、ＴＤＣ表面シールの後退は、ゲート頂部シールがＴＤＣ表面シールを過ぎて進行し、該ＴＤＣ表面シールと接触するときに、ゲート頂部シールによって提供される押力を通して、ゲート頂部シールによって生じさせることができ、ＴＤＣ表面シールを、ＴＤＣインサートの溝の中へ後退させる。

さらに別の態様によれば、ＴＤＣ表面シールを、固定シールとすることができることが想定される（すなわち、該固定シールは、静止状態のままであり、ＴＤＣインサートの溝又はシールランドの中へ後退しない）。この態様において、ゲート頂部シールは、ゲート頂部シールが「固定」ＴＤＣ表面シールを通過するときに、ゲート頂部シールを筐体長手方向軸線に向かって内向きに平行移動させるための手段とともに構成することができる。平行移動させるための手段は、ローターが筐体内で回転するときに、ゲートの遠位端部に対するゲート頂部シールの位置を制御するように構成される、偏心カム上のカム面を備えることができる。

ＴＤＣ表面シール、側部シール、及びＴＤＣボタンシールの幾何学形状及び相対的な位置付けにより（図２２Ａ〜２２Ｂで示される）、ＴＤＣ表面シールの後退移動は、ＴＤＣアセンブリの他の構成要素における移動を生じさせることができる。一態様では、ＴＤＣ表面シールがプルロッドの牽引力によって後退すると、ＴＤＣ側部シールが外向きに押され、次に、ＴＤＣボタンシールが外向きに押される。

動作中に、一態様において、ＴＤＣ側部シールは、小さい接触面積に沿って第１及び第２の端板のそれぞれと係合することができ、その接触面で摩耗を生じさせる。一態様において、ＴＤＣ側部シールが摩耗するにつれて、それらはＴＤＣボタンシールに係合し、ＴＤＣ表面シールの上側で圧縮チャンバを密閉する。さらに、動作中に、ＴＤＣ側部シールは、第１及び第２の端板のそれぞれの内面に対してＴＤＣボタンシールのそれぞれに圧力を働かせ、第１及び第２の端板に対するＴＤＣ側部シールの接触及び圧力を制限する。この態様において、端板のそれぞれに対するＴＤＣボタン及び側部シールの接触面の大きい組み合わせ表面積は、印加された圧力を減少させ、それは、摩耗を最小量まで効果的に低減させることができる。別の態様において、ＴＤＣボタン及び側部シールのこの例示された実施形態は、側部シールが、所望の密閉を最大にするために、ボタンシールの内面に対して実質的に常時押圧することを確実にする。

動作中に、流体の吸入（空気又は他のガスの吸入、液体の吸入等）は、上で説明される種々の入口ポートを介して達成される。例えば、第２の端板上に形成される入口ポートと密閉流体連通している入口ポート（複数可）を、筐体後部カバーの中に形成することができる。第２の端板の入口ポートは、ローターの入口ポートと流体連通することができる。したがって、空気等の流体を、回転圧縮機の吸引チャンバの中へ導くことができる。認識できるように、ローターの初期回転の際に、流体は、ゲートの後方に画定される回転圧縮機の吸引チャンバの中へ吸い込まれる。初期回転の終了後、ゲートがＴＤＣ位置を通過するときに、初期回転の吸引チャンバの中へ吸い込まれた流体は、その後の回転の圧縮チャンバの中の流体になる。

例えば、この空気（又は他の流体）通路を通して、空気は、ローターの回転、及びローターアセンブリの移動によって生じる低圧力（例えば、真空）によって（すなわち、ゲートの後方の吸引チャンバの体積が膨張するにつれて）、吸引チャンバの中へ自然に送り込む、又は吸い込むことができる。追加的に、ローターの側面を通して空気を吸引チャンバの中へ進入させることによって、既知の圧縮機の場合よりも、作動チャンバを充填するために必要な流動慣性が少ない。むしろ、空気は、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、ローターの側面の中の入口ポートによって、吸引チャンバの中へ「展開」される。空気の各個別要素は、既知のポペット及びフラッパ弁と同様に、その通路からさらなる空気を押し出すことを必要とせずに、吸引チャンバの中へ進入する。代わりに、空気の各個別要素は、ローターの移動によって生じる圧力勾配によって、吸引チャンバの中へ「引き込まれる」。

膨張モードの動作中、流体流動は、ローターを通して、及びその外周から、ゲートに近接し、その後方に提供されるポートを通して、膨張チャンバの中へ送ることができる。この態様において、ゲートを押圧している流体は、以前に注入された全ての流体を通してその圧力を移す必要はなく、むしろ、ゲートの遠位端部に近接し、その後方で、新しい充填の流体圧力が常に供給される。

別の態様において、空気（又は他の流体）の吸入によって、ローターを流入空気充填によって冷却することが可能になり、本明細書で説明される種々の態様に従って組み立てられる回転圧縮機の寿命及び効率を援助することができる。

一態様において、回転圧縮機の圧縮比は、本明細書で説明される入口及び出口ポートを選択的に位置付けることによって決定することができる。回転圧縮機内のローターの全回転は、ほぼ３６０度全ての吸入及び圧縮「ストローク」を提供することができる。これは、入口及び／又は出口ポートの選択的場所を通して固定様式で変更することができる。随意に、回転圧縮機のストロークはまた、移動するポート場所を使用して、リアルタイムで変更可能又は可変とすることもできる。この態様において、回転圧縮機のストロークを変化させるために、ローターの回転の際のローターの位置に対して、従来のシャッタ、摺動ポート、スリーブ、又はポート（入口ポート、出口ポート、又は双方）の位置を変更する同様の手段を使用することができる。同様に、吸引チャンバの中に取り込まれる流体の量は、同様の手段を使用して変化させることができることが想定される。

さらに別の態様によれば、ゲートの近位部がローターの穴内で軸方向に移動されることを観察して想像できるように、ゲートの底部分（すなわち、ゲートの遠位端部の反対側の近位部分）を、制御弁、ポンプ等として使用することができる。この態様において、ローターの穴は、止まり穴とすることができる。したがって、穴の閉じた底部分において、閉じた作動体積を生じさせることができ、そこでは、ゲートの上下の軸方向運動が、この閉じた作動体積の体積を膨張及び収縮させる。この膨張及び収縮は、ポンプ又は圧縮機能を穴の底部分で生じさせるために、選択された弁、ポート、及びポンプ又は圧縮機の類似する構成要素の組み込みを通して使用することができる。同様に、ゲートの近位部分は、選択された場所でローターの穴の中に形成されるポートの使用を通して、摺動弁又はスリーブ弁として使用することができる。

種々の態様によれば、ゲートの底部分又は近位部分は、追加的なゲートとしての機能を果たすように構成することができ、筐体の内壁面に接触するように構成されるゲートシールアセンブリ（すなわち、ゲートの近位端部でそれぞれのスロットの中に位置付けられる、ゲート頂部シール及びゲート側部シール）を備えることができる。認識できるように、ゲートの数を２倍にすることによって、回転圧縮機の中のチャンバの数を２倍にすることができる。回転圧縮機の中への、及びそこからの流体流動を生じさせて、ポンプ効率を最大にするために、ローター及び／又は筐体内に追加的な入口及び出口ポートを提供できることが想定される。さらに別の態様によれば、回転圧縮機の吸引、圧縮、及び／又はポンプ機能を高めるために、複数のゲートを提供することができる。

以下、図２８を参照すると、回転圧縮機の例示的な潤滑システムが例示される。一態様において、第１及び第２の端板のそれぞれの半径方向縁部は、ローターが回転するときに、組み立てた回転圧縮機の下部分の中に位置付けられる油槽を通過するように構成される。第１及び第２の端板の一部分に付着した油は、組み立てた回転圧縮機の上部分に導かれる。油が上部分に導かれると、筐体シールが湿潤され、油は、第１及び第２の端板と筐体前部及び後部カバーのそれぞれとの間の実質的に開いた空隙の中へ振り飛ばされる。そのような例示的な潤滑システムは、例えば、内部潤滑圧縮機又はポンプで使用することができる。当然、油槽を省略できること、及び回転圧縮機によって圧縮される、又は送り込まれる作動流体が潤滑剤としての機能を果たすことができることが想定される。他の態様において、潤滑剤は、種々のシール及び接触面を含む、回転圧縮機のための必要な潤滑を提供するために、作動流体と混合することができる。

種々の態様によれば、筐体の外側の選択された場所、第１及び第２の端板、ならびに／又は他の場所に配置される冷却フィン等が挙げられるが、それらに限定されない、回転圧縮機を冷却するための手段を提供することができ、よって、周囲空気は、冷却フィンに入ることができ、装置から周囲空気への熱伝達を促進することができる。他の態様において、所望の冷却を達成するために、空気−空気、液体−空気、空気−液体、又は液体−液体の冷却プロセスを組み込んだ、特定の冷却回路を提供することができる。

さらに別の態様によれば、吸入空気は、回転圧縮機の高温構成要素の中に提供される通路を経由させて、これらの領域からの、及び吸入空気流の中への熱流束を増大させることができる。いくつかの態様において、回転圧縮機を通じた空気流を促進するために、外部ファンを提供することができる。随意に、所望のレベルの冷却を提供するために、油冷却回路を利用することができる。いくつかの態様において、油分離器デバイスを油冷却回路の中に組み込むことができ、そこでは、吐出流内のあらゆる空気中の油を除去し、冷却し、そしてデバイスの中へ再循環されるように、出口の空気が調整される。

上で説明されるように、一態様において、ゲートの対向する軸受面は、偏心カムと相互作用し、ローター内のゲートの軸方向移動を生じさせることができる。別の態様によれば、図３１、図３２Ａ、及び３２Ｂで例示されるように、偏心カムと相互作用して、ゲートの軸方向移動を生じさせるために、コネクティングロッドアセンブリを提供することができる。例えば、図３２Ａ及び３２Ｂで示されるように、コネクティングロッド１９１は、ゲートの遠位端部に近接して、（それに限定されないが、ピン１９２等によって）ゲート２６０に取り付けることができる。コネクティングロッドは、ゲートの陥凹の中へ下方に延在させることができる。一態様において、陥凹の中へ延在するコネクティングロッドの一部分は、カムを受容するようにサイズ決定され、成形される、穴を画定する。ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、コネクティングロッドも同様にカムを中心に回転し、それによって、ローターの穴内のゲートの軸方向移動を生じさせる。

図３３Ａ、３３Ｂ、及び図３４を参照して、さらに別の態様によれば、ゲートの軸方向移動は、ゲート３６０の中のカム従動子機構によって生じさせることができる。この態様では、カム３２８が、図３３Ａで示される非円形状が挙げられるが、それに限定されない、任意の形状を有することができることが想定される。ローラー３９３を備えるカム従動子機構は、ゲートの中に提供することができ、ローラーは、ゲートの陥凹の中に延在して、カムと相互作用する。図３３Ｂ及び図３４で示されるように、カムの表面に対してローラーを押し付けるために、ばね３９４を提供することができる。ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、ローラーがカムに追従し、それによって、ローターの穴内のゲートの軸方向移動を生じさせる。図で示されるように、この態様では、筐体が、図３３Ａで示される非円形状が挙げられるが、それに限定されない、任意の断面形状を有する内部空洞を画定できることが想定される。

例示的に示されるように、本明細書で説明される種々の実施形態において、筐体の内部空洞の形状は、カムの形状を補うように選択することができ、逆もまた同様であり、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、ゲートの遠位端部が筐体の内壁面から近接して離間されるように拘束できることが想定される。

種々の他の態様によれば、回転圧縮機は、１つ以上のゲートを備える、及び／又は筐体の内壁面から近接して離間されるように構成される１つ以上の端部分を備える、ゲートアセンブリを備えることができる。例えば、図３５Ａ及び３５Ｂで例示されるように、回転圧縮機は、二重端部ゲート４６０を備えることができる。この態様において、ローターの穴は、二重端部ゲート４６０を受容するために、ローターを貫通して延在するように構成することができ、二重端部ゲートは、ローター４５０とともに摺動可能に載置し、その中で軸方向に移動可能とすることができる。二重端部ゲートは、遠位端部と、対向する近位端部とを有することができる。二重端部ゲートは、二重端部ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第１の距離で位置付けられる第１の位置と、二重端部ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第２の距離で位置付けられる第２の位置とを中心に、及びそれらの間で、ローターの穴の中で軸方向に移動可能とすることができる。第１の位置において、二重端部ゲートの近位端部は、ローターの周囲面から実質的に第２の距離で位置付けられ、第２の位置において、二重端部ゲートの近位端部は、ローターの周囲面から実質的に第１の距離で位置付けられることが想定される。二重端部ゲートの遠位端部及び近位端部のそれぞれは、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、筐体の内壁面から近接して離間されるように拘束することができる。

一態様において、ローター４５０の周囲面の少なくとも一部分、筐体の内壁面４１０の一部分、及び二重端部ゲートの遠位端部に近接する二重端部ゲート４６０の様々な部分は、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、様々な体積の第１の圧縮チャンバを画定する。同様に、ローターの周囲面の少なくとも一部分、筐体の内壁面の一部分、及び二重端部ゲートの近位端部に近接する二重端部ゲートの様々な部分は、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、様々な体積の第２の圧縮チャンバを画定する。

さらに別の態様によれば、少なくとも１つの入口ポート４７５を、二重端部ゲートアセンブリの中に形成することができる。特定の態様において、入口ポートは、二重端部ゲートの遠位端部及び近位端部のそれぞれの中に形成される。一態様において、遠位端部は、第１の圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの入口ポートを画定することができる。別の態様において、近位端部は、第２の圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの入口ポートを画定することができる。さらに別の態様によれば、遠位端部及び近位端部のそれぞれは、第１の圧縮チャンバ及び第２の圧縮チャンバとそれぞれ流体連通している、少なくとも１つの入口ポートを画定することができる。

種々の態様によれば、回転圧縮機はさらに、二重端部ゲートの遠位端部及び近位端部のそれぞれの中の少なくとも１つの入口ポートを選択的に開閉するための手段を備えることができる。例えば、限定することを意味しないが、図３５Ｂの断面図で例示されるように、二重端部ゲートの入口ポート（複数可））４７５は、ローターの穴内の二重端部ゲートの軸方向移動の所定の位置において、回転圧縮機の、第２の端板４５１ｂ等が挙げられるが、それに限定されない、端板のそれぞれの入口ポート４５７と整列するように構成することができる。この所定の位置において、ゲートの入口ポート（複数可）４７５は、第２の端板の入口ポートと第１又は第２の圧縮チャンバのそれぞれ１つとの間に、吸入通路を提供することができる。ローターがローター回転軸線を中心に回転すると、それによって、ローターの穴の中の二重端部ゲートの軸方向移動を生じさせ、ゲート入口ポート（複数可））４７５及び端板入口ポート（複数可）４５７のそれぞれの整列又は非整列に基づいて、吸入通路を選択的に開閉することができる。

図３６で示されるように、二重端部ゲート４６０は、カム４２８の一部分との選択的接触のために構成される、少なくとも１つの軸受面を有する、陥凹４６１を画定することができる。二重端部ゲートの遠位端部及び対向する近位端部はそれぞれ、それぞれのゲート頂部シール４６６を受容するためのそれぞれのスロット４６４を画定することができる。一態様において、ゲート頂部シール４６６は、第１及び第２の端板ならびに筐体の内壁面のそれぞれに対するゲートの側部及び頂部シールを提供するように構成される、一体的シールとすることができる。随意に、図１８Ａに関して説明されるゲートを参照して論じられるような、ゲート頂部シール及び側部シールを提供することができる。別の態様によれば、二重端部ゲートアセンブリの各端部分は、ゲート密閉要素４７２のそれぞれを受容するための、少なくとも１つの溝４７１を画定することができる。

一態様では、上で説明されるように、ＴＤＣアセンブリを、筐体の中に提供することができる。当然、図３５Ａ及び３５Ｂで示されるような筐体を、ＴＤＣアセンブリを伴わずに提供できることが想定される。この態様において、筐体とローター及び／又はゲートとの間の密閉は、密な製造許容差又は他の手段によって提供することができる。

上で説明されるように、二重端部分を有するゲートは、一体的二重端部ゲートアセンブリとして形成することができる。随意に、例えば図３７及び図３８を参照して、それぞれが偏心カム５２８と動作的に協働する第１のゲート部分５６０ａ及び第２のゲート部分５６０ｂを備える、二重ゲートアセンブリを提供することができる。第１及び第２のゲート部分のそれぞれは、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、筐体の内壁面から近接して離間されるように拘束することができる、それぞれの遠位端部分を備えることができる。例示的なゲートアセンブリ１６０に関して上で説明されるように、二重ゲートアセンブリの各ゲート部分５６０ａ、５６０ｂは、カム５２８の一部分との選択的接触のために構成される、少なくとも１つの軸受面を有する、陥凹を画定することができる。少なくとも１つの軸受面は、ゲート部分のそれぞれに機械加工される、及び／又は上で説明されるような上部偏心板及び下部偏心板によって提供される、１対の対向する軸受面を備えることができる。一態様において、第１及び第２のゲート部分のそれぞれは、図１７で示されるゲートに関して説明されるように、少なくとも部分的に湾曲した、１対の対向する軸受面を備えることができる。ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、第１及び第２のゲート部分５６０ａ、５６０ｂのそれぞれは、カム５２８と動作可能に協働して、ローターの穴の中の第１及び第２のゲート部分の軸方向移動を生じさせることができ、それによって、筐体の内壁面に対するゲート部分のそれぞれの遠位端部の位置を効果的に制御する。

さらに別の態様によれば、回転圧縮機は、図３９及び図４０で例示されるように、四重ゲートアセンブリ６６０を備えることができる。一態様において、四重ゲートアセンブリは、２つの二重側部ゲートアセンブリを備えることができ、それぞれが、対向する端部分を有し、カム６２８の一部分との選択的接触のために構成される、少なくとも１つの軸受面を有する、実質的に中央の陥凹を画定する。二重側部ゲートアセンブリは、カムが二重側部ゲートアセンブリのそれぞれの陥凹の中に位置付けられるように、互いに対して略垂直に位置付けることができる。一態様によれば、ローター６５０の周囲面の少なくとも一部分、筐体の内壁面６１０の一部分、及び二重側部ゲートアセンブリの各端部分に近接する四重ゲートアセンブリ６６０の様々な部分は、複数の吸引及び／又は圧縮チャンバを画定することができる。

種々の態様によれば、密閉要素及び密閉アセンブリは、本明細書で説明されるものが挙げられるが、それらに限定されない、回転圧縮機とともに使用するために提供される。図４３Ａ〜Ｃで示されるように、密閉要素１０２３が提供される。密閉要素１０２３は、割れ目１０２３−１と、図４４Ｃで示されるばね１０９５等の、付勢要素を受容するために提供される外周トラフ７２３−５とを有することができる。密閉要素１０２３は、図４３Ｃで示されるように、片側に斜状輪郭１０２３−３を有することができる。密閉要素はまた、密閉面１０２３−２も有することができ、該密閉面は、回転圧縮機を組み立てるときに、ローター端板（図４４Ａ〜Ｃで示されるような、ローター端板１０５１ａ又は１０５１ｂ等）と接触する。

いくつかの態様において、密閉面１０２３−２の一部分は、レリーフ１０２３−４を作成するために、除去するか、又は切り取ることができる。レリーフは、例えば、密閉要素の動的機能における所望の圧力平衡を達成することができる。圧力平衡は、同等の高い圧力に露出する表面領域の量によって制御される。例えば、シールの前部が１平方単位の表面積を有し、（レリーフ１０２３−４を介して）５０％軽減された場合、５０％が高圧に露出し、５０％が減圧勾配プロファイルを有する面上にある。シールの後部は、高圧に露出するその表面の１００％を有する。したがって、圧力平衡は、５０％である（前部の５０％レリーフは、対向するベクトル力において後部の５０％を相殺し、残りの５０％の平衡を伴う）。別の例において、前部が８０％軽減された場合、これは、後面に対する圧力の８０％を相殺する結果となり、２０％の圧力平衡が残る。

図４４Ａ〜Ｃを参照すると、筐体１０１０と、１対のローター端板１０５１ａ、１０５１ｂを有するローター１０５０とを有する、例示的な回転圧縮機が提供される。図４４Ａ及び４４Ｃで分かるように、筐体は、密閉要素１０２３及びばね１０９５を備える密閉アセンブリを受容するようにサイズ決定され、成形される、その中に形成されるスロット１０２２を有することができる。スロット１０２２は、密閉要素の斜状輪郭１０２３−３と協働する斜状輪郭１０２２−３を有するように成形することができる。密閉要素１０２３及びばね１０９５をスロット１０２２の中に位置付けることによって、密閉要素が、円周方向のばね１０９５の閉鎖圧力を介してローター端板１０５１ａに対して押圧され、密閉要素を、それぞれの協働斜状輪郭により、筐体に対して外向きに摺動させることが分かる。この筐体に対する密閉要素の外向きの移動は、密閉要素を、それに隣接して位置付けられるそれぞれのローター端板と接触させ、−また、該ローター端板に対するシールを提供する。密閉要素及び筐体の斜状輪郭の角度は、密閉要素とローター端板との間の選択された閉鎖力を提供するように選択することができ、密閉要素とローター端板との間で生じる摩擦抵抗に対する閉鎖性能を平衡させる。認識できるように、密閉要素１０２３の割れ目１０２３−１は、ばね１０９５によって密閉要素を円周方向に圧縮することを可能にするために提供される。

種々の態様によれば、密閉要素は、回転圧縮機の動作中に、その回転を防止するために、円周方向に適所にピン留めするか、又は別様には保持することができる。さらなる態様では、小径のピン、又はシールの中へ機械加工又は鋳造される突出部を、筐体の中の相補的な特徴と連続させることができ、それによって、回転端板との接触により、シールが回転することを防止する。

他の態様において、密閉要素の斜状輪郭１０２３−３と協働する斜状輪郭又はランプをローター上に提供することができ、よって、密閉要素の密閉面１０２３−２が、静止面に対して作用する。いくつかの態様において、密閉要素は、筐体に固定することができる。他の態様において、密閉要素は、端板とともに自由に回転し得る。さらに他の態様において、密閉要素は、端板に「貼り付ける」ためにシールの平衡を失わせることによって、端板との回転を促進することができる。

種々の他の態様によれば、密閉要素をローターに向かって移動させるための付勢力は、密閉要素自体の材料の選択によって提供することができる。換言すれば、密閉要素は、弾性材料又は半弾性材料で形成することができ、よって、材料の弾性回復は、密閉要素を筐体の中のスロットから外へ、及びローターに対して摺動させるために、密閉要素の外周に沿って圧縮力を提供する。この態様において、密閉要素は、割れ目１０２３−１を含まず、代わりに、一体的円形部品である。いくつかの態様において、密閉要素は、プラスチック合金から形成することができる。

また、密閉要素の裏側（すなわち、密閉面に対向する密閉要素の側部）に力を印加して、密閉要素を対向する密閉面（ローター等）に向かって付勢するために、流体圧力を使用することもできる。他の態様では、対向する密閉面に向かって密閉要素を付勢するために、流体圧力、付勢要素（ばね等）、及び／又は動的摩擦力の組み合わせを使用することができる。

いくつかの態様では、所望の密閉性能レベルを達成するために、複数の密閉要素を使用することができる。例えば、複数の同心スロットを筐体の中に形成することができ、各スロットには、密閉要素及び／又は密閉アセンブリのそれぞれが位置付けられる。他の態様では、改善された摺動性能、低減させた摩耗、又はそれらの組み合わせを達成するために、少なくとも１つの嵌合面を被覆又はめっきすることができる。この実施形態において、嵌合面は、密閉面１０２３−２、対向するローターの密閉面、密閉要素及び筐体の嵌合面又は協働斜状面、密閉要素が位置付けられるスロットの表面、のうちの１つ以上を含むことができる。

さらに他の態様によれば、密閉要素の密閉面は、非接触密閉面を作成するために表面に機械加工されるか、エッチングされるか、又は別様には形成される、パターン化された溝を有することができる。

実験
プロトタイプ回転圧縮機を、図４Ａ及び４Ｂで例示されるように構築した。筐体の内部空洞は、内径１２９．５ｍｍであった。回転圧縮機の行程体積は、９８ｃｍ³であり、クリアランス容積は、３．８ｃｍ³であり、２６：１の圧縮比を得た。回転圧縮機を使用して複数の試験運転を行い、試験運転からのデータは、図４１に示される。見て分かるように、試験運転は、吸入弁を伴って１８００ｒｐｍ及び２０００ｒｐｍで行い、追加的な試験運転を、吸入弁を伴わずに１８００ｒｐｍ及び２０００ｒｐｍで行った。以下の式を使用して、体積効率（η_vol）及び等エントロピー効率（η_is）を算出した。

式中、

は、測定された質量流量（ｋｇ／ｓ）であり、ν₁は、状態点１での比体積（ｍ³／ｋｇ）であり、

は、理論体積流量（ｍ³／ｓ）であり、ｈ₁は、状態点１でのエンタルピー（ｋＪ／ｋｇ）であり、ｈ_2sは、等エントロピー圧縮プロセスに対する状態点２でのエンタルピー（ｋＪ／ｋｇ）であり、

は、圧縮機への入力電力（Ｗ）である。

プロトタイプの「デッドヘッド」圧力能力を測定するために、追加的な試験を行った。１２００ｒｐｍで、３８：１を超える圧力比が記録された。この試験の結果は、図４２で分かる。

本発明の実現形態は、回転圧縮機を備え、該回転圧縮機は、内壁面を有する内部空洞を画定する筐体であって、内壁面を二分する筐体面に対して横断的に延在する筐体長手方向軸線を有し、さらに、第１の密閉アセンブリを備える、筐体と、周囲面を有し、筐体の内部空洞内に位置付けられるローターであって、筐体長手方向軸線に対して偏心的なローター回転軸線を中心に回転するように構成され、第１の側面及び対向する第２の側面を有し、さらに、ローターの第１及び第２の側面のそれぞれに載置され、それらとともに回転する、１対の端板を備える、ローターと、遠位端部を有するゲートであって、ゲートは、ローターとともに摺動可能に載置され、ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第１の距離で位置付けられる第１の位置と、ゲートの遠位端部がローターの周囲面から第２の距離で位置付けられる第２の位置とを中心に、及びそれらの間で軸方向に移動可能であり、ゲートの遠位端部は、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、筐体の内壁面から近接して離間されるように拘束される、ゲートと、を備え、ローターの周囲面の少なくとも一部分、内壁面の一部分、及びゲートの遠位端部に近接するゲートの様々な部分は、ローターがローター回転軸線を中心に回転するときに、圧縮チャンバの様々な体積を画定する。さらなる態様において、第１の密閉アセンブリは、密閉要素を備える。さらに他の態様において、密閉要素は、密閉要素を押し付けてローターの１つの表面の少なくとも一部分に接触させるように動作可能な弾性特性を有するように構成することができる。代替の態様において、第１の密閉アセンブリはさらに、密閉要素を押し付けてローターの１つの表面の少なくとも一部分に接触させるように動作可能な付勢部材を備えることができる。さらなる態様において、付勢部材は、密閉要素の周囲で円周方向に位置付けることができ、さらに、付勢部材は、ばねとすることができる。別の態様において、筐体はさらに、スロットを備えることができ、第１の密閉アセンブリは、スロットの中に位置付けることができる。別の態様において、密閉要素の少なくとも１つの表面は、斜状とすることができ、スロットの協働嵌合面は、斜状とすることができる。別の態様において、密閉要素はさらに、斜状面及び密閉面を備えることができる。別の態様では、密閉面レリーフを形成するために、密閉面の一部分を除去することができる。別の態様において、ローターは、圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの入口ポートを有することができる。別の態様において、ゲートは、圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの入口ポートを有することができる。別の態様において、回転圧縮機はさらに、ゲートの中の少なくとも１つの入口ポートを選択的に開閉するための手段を備えることができる。別の態様において、筐体は、圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの入口ポートを有することができる。別の態様において、筐体は、圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの出口ポートを有することができる。別の態様において、ゲートは、圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの出口ポートを有することができる。別の態様において、ローターは、圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの出口ポートを有することができる。別の態様では、カムを、カム軸を中心に内部空洞の中に位置付け、ゲートの一部分を選択的に係合して、第１及び第２の位置のそれぞれを中心に、及びそれらの間でゲートの軸方向移動を生じさせるように構成することができる。別の態様において、ゲートの遠位端部は、スロットを画定することができ、さらに、ゲートのスロットの中で移動可能な少なくとも１つの平面部材を備える、第２の密閉アセンブリを備えることができる。別の態様において、１対の端板の少なくとも１つは、圧縮チャンバと流体連通している、入口ポートを画定することができる。

本発明の実現形態はまた、密閉要素も備えることができ、該密閉要素は、密閉要素の円周方向の圧縮を可能にするように構成される、円周方向の割れ目と、付勢要素を受容するように構成される、外周トラフと、筐体の中に提供されるスロットの中に形成される嵌合斜状輪郭と協働するように構成される、斜状輪郭と、斜状輪郭に隣接して位置する、密閉面と、を備える。

本発明の実現形態は、また、密閉アセンブリも備えることができ、該密閉アセンブリは、密閉要素であって、密閉要素の円周方向の圧縮を可能にするように構成される、円周方向の割れ目と、付勢要素を受容するように構成される、外周トラフと、筐体の中に提供されるスロットの中に形成される嵌合斜状輪郭と協働するように構成される、斜状輪郭と、斜状輪郭に隣接し、密閉要素の後面に対向して位置し、嵌合面に接触するように構成される、密閉面と、をさらに備える、密閉要素と、密閉要素と円周方向に接触して位置付けられ、密閉要素を押し付けて嵌合面に密閉接触させるように構成される、付勢部材と、を備える。他の態様では、密閉面レリーフを形成するために、密閉面の一部分を除去することができる。他の態様において、密閉要素の後面はさらに、後面の表面領域を備え、密閉面レリーフは、一定の割合の後面の表面領域を備える。

当業者には、本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、種々の修正及び変更を本発明に行うことができることが明らかになるであろう。当業者には、本明細書を考慮し、本明細書で開示される本発明を実践することによって、本発明の他の態様が明らかになるであろう。仕様及び実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明の真の範囲及び趣旨は、以下の特許請求の範囲によって示されることが意図される。

Claims (24)

1. 回転圧縮機であって、
   内壁面を有する内部空洞を画定する筐体であって、前記内壁面を二分する筐体面に対して横断的に延在する筐体長手方向軸線を有し、さらに、第１の密閉アセンブリを備える、筐体と、
   周囲面を有し、前記筐体の前記内部空洞内に位置付けられるローターであって、前記筐体長手方向軸線に対して偏心的なローター回転軸線を中心に回転するように構成され、第１の側面及び対向する第２の側面を有し、さらに、前記ローターの前記第１及び第２の側面のそれぞれに載置され、それらとともに回転する、１対の端板を備える、ローターと、
   遠位端部を有するゲートであって、前記ゲートは、前記ローターとともに摺動可能に載置され、前記ゲートの前記遠位端部が前記ローターの前記周囲面から第１の距離で位置付けられる第１の位置と、前記ゲートの前記遠位端部が前記ローターの前記周囲面から第２の距離で位置付けられる第２の位置とを中心に、及びそれらの間で軸方向に移動可能であり、前記ゲートの前記遠位端部は、前記ローターが前記ローター回転軸線を中心に回転するときに、前記筐体の前記内壁面から近接して離間されるように拘束される、ゲートと、を備え、
   前記ローターの前記周囲面の少なくとも一部分、前記内壁面の一部分、及び前記ゲートの前記遠位端部に近接する前記ゲートの様々な部分が、前記ローターが前記ローター回転軸線を中心に回転するときに、圧縮チャンバの様々な体積を画定する、回転圧縮機。
2. 前記第１の密閉アセンブリは、密閉要素を備える、請求項１に記載の回転圧縮機。
3. 前記密閉要素は、前記密閉要素を押し付けて前記ローターの１つの表面の少なくとも一部分と接触させるように動作可能な弾性特性を有するように構成される、請求項２に記載の回転圧縮機。
4. 前記第１の密閉アセンブリはさらに、前記密閉要素を押し付けて前記ローターの１つの表面の少なくとも一部分と接触させるように動作可能な付勢部材を備える、請求項２に記載の回転圧縮機。
5. 前記付勢部材は、前記密閉要素の周囲で円周方向に位置付けられる、請求項４に記載の回転圧縮機。
6. 前記付勢部材は、ばねである、請求項５に記載の回転圧縮機。
7. 前記筐体はさらに、スロットを備え、前記第１の密閉アセンブリは、前記スロットの中に位置付けられる、請求項２に記載の回転圧縮機。
8. 前記密閉要素の少なくとも１つの表面は、斜状であり、前記スロットの協働嵌合面は、斜状である、請求項７に記載の回転圧縮機。
9. 前記密閉要素はさらに、斜状面及び密閉面を備える、請求項２に記載の回転圧縮機。
10. 密閉面レリーフを形成するために、前記密閉面の一部分が除去される、請求項９に記載の回転圧縮機。
11. 前記ローターは、前記圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの入口ポートを有する、請求項１に記載の回転圧縮機。
12. 前記ゲートは、前記圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの入口ポートを有する、請求項１に記載の回転圧縮機。
13. 前記ゲートの中の前記少なくとも１つの入口ポートを選択的に開閉するための手段をさらに備える、請求項１２に記載の回転圧縮機。
14. 前記筐体は、前記圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの入口ポートを有する、請求項１に記載の回転圧縮機。
15. 前記筐体は、前記圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの出口ポートを有する、請求項１に記載の回転圧縮機。
16. 前記ゲートは、前記圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの出口ポートを有する、請求項１に記載の回転圧縮機。
17. 前記ローターは、前記圧縮チャンバと流体連通している、少なくとも１つの出口ポートを有する、請求項１に記載の回転圧縮機。
18. カム軸を中心に前記内部空洞の中に位置付けられ、前記ゲートの一部分を選択的に係合して、前記第１及び第２の位置のそれぞれを中心に、及びそれらの間で前記ゲートの軸方向移動を生じさせるように構成される、カムをさらに備える、請求項１に記載の回転圧縮機。
19. 前記ゲートの前記遠位端部は、スロットを画定し、さらに、前記ゲートの前記スロットの中で移動可能な少なくとも１つの平面部材を備える、第２の密閉アセンブリを備える、請求項１に記載の回転圧縮機。
20. 前記１対の端板の少なくとも１つは、前記圧縮チャンバと流体連通している、入口ポートを画定する、請求項１に記載の回転圧縮機。
21. 密閉要素であって、
    前記密閉要素の円周方向の圧縮を可能にするように構成される、円周方向の割れ目と、
    付勢要素を受容するように構成される、外周トラフと、
    筐体の中に提供されるスロットの中に形成される嵌合斜状輪郭と協働するように構成される、斜状輪郭と、
    前記斜状輪郭に隣接して位置する、密閉面と、を備える、密閉要素。
22. 密閉アセンブリであって、
    密閉要素であって、
    前記密閉要素の円周方向の圧縮を可能にするように構成される、円周方向の割れ目と、
    付勢要素を受容するように構成される、外周トラフと、
    筐体の中に提供されるスロットの中に形成される嵌合斜状輪郭と協働するように構成される、斜状輪郭と、
    前記斜状輪郭に隣接し、前記密閉要素の後面に対向して位置し、嵌合面に接触するように構成される、密閉面と、をさらに備える、密閉要素と、
    前記密閉要素と円周方向に接触して位置付けられ、前記密閉要素を押し付けて嵌合面と密閉接触させるように構成される、付勢部材と、を備える、密閉アセンブリ。
23. 密閉面レリーフを形成するために、前記密閉面の一部分が除去される、請求項２２に記載の密閉アセンブリ。
24. 前記密閉要素の前記後面はさらに、後面の表面領域を備え、前記密閉面レリーフは、一定の割合の前記後面の表面領域を備える、請求項２３に記載の密閉アセンブリ。

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