JP2023521606A - 押しのけ機械、方法、車両空調設備及び車両 - Google Patents

Abstract

本発明は、螺旋原理に基づく押しのけ機械、特にスクロール圧縮機であって、高圧チャンバ１１、低圧チャンバ１２、軌道周回する排出螺旋部１３、カウンター螺旋部１４及び背圧チャンバ１５を有し、その背圧チャンバが低圧チャンバ１２と排出螺旋部１１３の間に配置されており、高圧領域内でカウンター螺旋部１４内の中央に出口開口部１６が配置されており、駆動中にその出口開口部を通って圧縮された作業媒体が高圧チャンバ１１内へ流入し、かつ排出螺旋部１３が、背圧チャンバ１５と流体接続するための少なくとも１つの第１の通過開口部１７ａと第２の通過開口部１７ｂを有し、少なくとも第１の通過開口部１７ａが出口開口部１６の領域内に配置されているので、駆動中に第１の通過開口部１７ａと出口開口部１６が一時的に少なくとも部分的に重なり合う、押しのけ機械に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前文に記載された螺旋原理に基づく押しのけ機械に関する。さらに、本発明は、方法、車両空調設備及び車両に関する。

冒頭で挙げた種類の押しのけ機械は、特許文献１（独国特許出願公開第１０２０１７１０５１７５号明細書）から知られている。この特許文献には、スクロール圧縮機が記述されており、それが排出螺旋部とカウンター螺旋部とを有している。排出螺旋部が、カウンター螺旋部内へ係合する。軌道周回する排出螺旋部によって、圧縮チャンバが形成され、それらの中で冷却剤が圧縮される。冷却剤の圧縮が可能であるためには、排出螺旋部がカウンター螺旋部に密着しなければならない。したがって排出螺旋部がカウンター螺旋部に圧接されると、効果的である。そのために、排出螺旋部の、カウンター螺旋部とは逆の側に、背圧チャンバが配置されている。この種の背圧チャンバは、Back-Pressure-Raumの名称でも、知られている。背圧チャンバもしくは逆圧室は、圧力を構築する機能を有している。そのために排出螺旋部は２つの開口部を有しており、それらが背圧チャンバもしくは逆圧室を圧縮チャンバと流体接続する。逆圧室内の圧力が、排出螺旋部に力を供給し、その力が排出螺旋部をカウンター螺旋部に圧接させるので、２つの螺旋部が互いに対して流体密に密閉されている。

冒頭で挙げた種類の既知のスクロール圧縮機においては、背圧チャンバ内の圧力は、排出螺旋部をカウンター螺旋部に圧接して、排出螺旋部がカウンター螺旋部に流体密に添接するようにするために、充分に大きくなければならない。しかしこの圧力は、大きすぎて、摩擦が発生するほどであってはならず、その摩擦は排出螺旋部の軌道周回する運動を制動し、あるいは出力損失をもたらす。

排出螺旋部をカウンター螺旋部に圧接させ、かつ可能な限り出力損失をもたらさないようにするために、背圧チャンバ用に充分に高い圧力を準備することは、構造的な手間及び費用と結びついている。

独国特許出願公開第１０２０１７１０５１７５号明細書

したがって本発明の課題は、排出螺旋部をカウンター螺旋部に圧接させるための背圧チャンバ内の圧力の発生を改良して、それによって押しのけ機械の簡単かつコスト的に好ましい構造を可能にする、押しのけ機械を提供することである。さらに、本発明の課題は、方法、車両空調設備及び車両を提供することである。

本発明によれば、この課題は、
－押しのけ機械に関して、請求項１の対象によって、
－方法に関して、請求項１２の対象によって、
－車両空調設備に関しては、請求項１３の対象によって、そして
－車両に関しては、請求項１４の対象によって、
解決される。

具体的に、課題は、高圧チャンバ、低圧チャンバ、軌道周回する排出螺旋部、カウンター螺旋部及び背圧チャンバを有し、その背圧チャンバが低圧チャンバと排出螺旋部との間に配置されている、螺旋原理に基づく押しのけ機械、特にスクロール圧縮機によって、解決される。高圧領域内で、カウンター螺旋部内の中央に出口開口部が配置されており、駆動中にその出口開口部を通して圧縮された作業媒体が高圧チャンバ内へ流入し、かつ排出螺旋部が、背圧チャンバと流体接続するための少なくとも第１の通過開口部と第２の通過開口部を有しており、少なくとも第１の通過開口部が出口開口部の領域内に配置されているので、駆動中に第１の通過開口部と出口開口部が一時的に少なくとも部分的に重なり合う。

高圧チャンバは、圧縮された作業媒体が再び循環、たとえば冷却循環へ供給される前に流入する領域である。

低圧チャンバは、吸い込みチャンバと称することもできる。低圧チャンバからガスが径方向外側からカウンター螺旋部と排出螺旋部の間へ流れる。

排出螺旋部の軌道周回する運動というのは、円軌跡上の運動である。

作業媒体は、好ましくは冷却流体、特に好ましくはガス状の冷却流体、たとえばＣＯ２である。

出口開口部は、カウンター螺旋部の中央もしくは真ん中に配置されている。言い換えると、出口開口部はカウンター螺旋部の中心点の領域内に配置されている。

出口開口部は、好ましくは弁を有している。出口開口部を通して作業媒体が、圧縮後に、高圧チャンバ内へ流入する。高圧チャンバを通して作業媒体が再び作用循環へ、特に冷却循環内へ、供給される。

第１の通過開口部と第２の通過開口部は、それぞれ背圧チャンバとの流体接続を形成する。

少なくとも第１の通過開口部が、中央の出口開口部の領域内に配置されている。これらの通過開口部が排出螺旋部内に、そして出口開口部がカウンター螺旋部内に配置されている。したがって第１の通過開口部は出口開口部に対向して配置されている。それによって、第１の通過開口部を少なくとも一時的に高圧領域内に配置することが、可能である。

第１の通過開口部と出口開口部は、互いに対して変位した平行な平面内に配置されており、かつ圧縮機械の駆動中に一時的に少なくとも部分的に重なり合う。重なり合うというのは、ここでは、２つの平面を上面で見て、第１の通過開口部が出口開口部の外側輪郭に接し、交差しかつ／又は接触することを意味している。

言い換えると、重なるというのは、平行な平面を重ねた場合に、第１の通過開口部と出口開口部が、排出螺旋部の駆動中の少なくとも１つの時点で、少なくとも１つの共通の交点を有することである。

それによって、排出螺旋部をカウンター螺旋部へ圧接するために、背圧チャンバ内に充分に大きい圧力を発生させることができる、という利点が得られる。

第１の通過開口部と出口開口部が一時的に少なくとも部分的に重なり合うので、第１の通過開口部は排出螺旋部の回転角度のできるだけ大きい角度領域にわたって、したがってできるだけ長い期間にわたって、高圧領域内に留まり、かつ背圧チャンバとの流体接続を形成する。

流体接続によって、背圧チャンバ内に圧力が発生される。排出螺旋部をカウンター螺旋部に圧接するための圧力は、第１の通過開口部を出口開口部の領域内に一時的に配置することによって次のように、すなわち、排出螺旋部の軌道周回する運動を制動して、出力損失をもたらす摩擦力ができるだけ小さくなり、かつ同時に排出螺旋部がカウンター螺旋部に充分に流体密に配置されるように、適合される。

さらに、２つの通過開口部によって、背圧チャンバとの連続的な流体接続が可能である。すなわち、背圧チャンバとの他の流体接続は、省くことができる。それが、押しのけ機械のよりコンパクトでコスト的により好ましい建造形状を可能にする。

本発明の好ましい実施形態が、下位請求項に記載されている。

特に好ましい実施形態において、第２の通過開口部は排出螺旋部の、駆動中に高圧領域内よりも小さい圧力を有する領域内に配置されている。

それによって、たとえば圧縮チャンバ内の圧縮された作業媒体が排出螺旋部へカウンター螺旋部の方向に大きい力をもたらす場合に、背圧チャンバに大きな圧力を供給することが、可能である。圧縮螺旋部に圧縮された作業媒体によって供給される圧力が、低い場合には、背圧チャンバ内の圧力は、出力損失を最小限に抑えるために、低く調節することも可能である。

他の特に好ましい実施形態において、第１の通過開口部は軌道周回する排出螺旋部の、４３５°～６５０°の回転角度の角度領域内で、背圧チャンバと流体を案内するように接続されている。

第１の通過開口部が背圧チャンバと流体接続されている、回転角度の角度領域は、効果的である。というのは、それによって軌道周回する排出螺旋部の回転角度のできるだけ大きい領域にわたって、背圧チャンバと圧縮チャンバとの流体接続が可能になるからである。さらに、作業媒体の圧縮とそれに伴って圧力は大きい回転角度にしたがって高いので、背圧チャンバに充分に高い圧力を供給することができる。

好ましい実施形態において、第１の通過開口部は、１％と１００％の間、特に１０％と９０％の間、特に２０％と８０％の間、特に３０％と７０％の間、特に４０％と６０％の間において出口開口部と一時的な重なりを有する。

可能な限り大きい交差によって、第１の通過開口部はできるだけ長く押しのけ機械の高圧領域内に配置されている。それによって、通過開口部が開放されている、好ましい長さの期間が可能である。重なりの種々の段階によって、第１の通過開口部と出口開口部が重なり合う期間が適合可能である。

他の好ましい実施形態において、駆動中に一時的に、作業媒体を収容するための少なくとも第１の圧縮チャンバと第２の圧縮チャンバが形成され、かつ第２の通過開口部が排出螺旋部内に配置されているので、駆動中に排出螺旋部の軌道周回する運動によって、第２の通過開口部が一時的に少なくとも部分的に第１の圧縮チャンバ内に、そして次に一時的に少なくとも部分的に第２の圧縮チャンバ内に配置される。

それによって背圧チャンバは、付加的に、第２の通過開口部によって交互に一時的に第１の圧縮チャンバと、そして第２の圧縮チャンバと流体接続されている。それによって、背圧チャンバが圧縮チャンバの少なくとも１つ及び／又は高圧領域と出口の領域内で流体接続されることが、可能になる。

第２の通過開口部が、軌道周回する排出螺旋部の９５°～２５０°の回転角度の角度領域内で、第１の圧縮チャンバ内に配置されており、かつ２８５°～６５０°の角度領域内では第２の圧縮チャンバ内に配置されていると、特に効果的である。

第２の通過開口部が第１の圧縮チャンバと第２の圧縮チャンバ内に一時的に配置されている、回転角度の角度領域は、それによって第２の通過開口部ができるだけ長く背圧チャンバと流体接続されているので、効果的である。

さらに、回転角度が大きい場合に、圧縮チャンバ内の圧縮が進行する。それによって背圧チャンバには、回転角度が小さい場合よりも大きい圧力が供給可能である。言い換えると、通過開口部は、圧縮チャンバ内の圧力が充分に大きくなって、それにより背圧チャンバ内に充分な圧力を発生させ、かつ排出螺旋部を流体密かつわずかな出力損失でカウンター螺旋部へ圧接することができる回転角度になって初めて、第１もしくは第２の圧縮チャンバ内に配置される。

第１の通過開口部及び／又は第２の通過開口部が排出螺旋部の底のセクション内に配置されていると、効果的である。それは、それにより通過開口部によるカウンター螺旋部の通過が容易になるので、効果的である。

さらに、そのようにして背圧チャンバとの直線的かつできるだけ短い接続が実現可能である。

第１の通過開口部が第２の通過開口部よりも小さい直径を有し、それらの直径が０．１ｍｍと１ｍｍの間の大きさを有していると、効果的である。

特に、第１の通過開口部が０．３ｍｍの直径を有し、かつ／又は、第２の通過開口部が０．５ｍｍの直径を有していると、効果的である。

異なる直径によって、第１の通過開口部と第２の通過開口部は、圧縮チャンバ内の圧力に適合可能である。互いに入れ子になる螺旋部の径方向内側の領域内では、圧縮度及びそれに伴って作業媒体の圧力が、互いに入れ子になる螺旋部の径方向外側の領域内におけるよりも高い。第１の通過開口部は、高い圧縮度を有する、排出螺旋部の径方向内側の領域内に配置されている。第２の通過開口部は、好ましくは、径方向内側の領域内よりも低い圧縮度を有する径方向外側の領域内に配置されている。第１の通過開口部の直径は、より小さく、かつそれによって高い圧縮度を有する領域もしくは高圧領域から背圧チャンバ内への流体流を絞る。径方向外側の領域内では、圧力はより低く、かつしたがって第２の通過開口部のより大きい直径は、背圧チャンバへ充分な圧力を供給して、それによって排出螺旋部をカウンター螺旋部へ圧接するために効果的である。

好ましい実施形態において、第１の通過開口部及び／又は第２の通過開口部は、円形、楕円形又は卵型の横断面を有している。

それが、作業媒体の流れ特性に影響を与える、通過開口部の種々の好ましい形態を可能にする。たとえば、第１の通過開口部の、駆動中にカウンター螺旋部を通過する際に最初に露出される領域が、カウンター螺旋部によってまだ覆われている領域よりも大きい横断面を有することが、可能である。それによって、まだ通過開口部が完全に開放される前に、背圧チャンバとの充分な流体接続が形成される。

好ましい実施形態において、排出螺旋部及び／又はカウンター螺旋部は、少なくとも部分的に面取り部を有している。

面取り部によって、回転角度の、第１の通過開口部及び／又は第２の通過開口部がカウンター螺旋部を通過するために移動する領域を縮小することが、可能である。すなわち、面取り部は、通過開口部が閉鎖されている期間を短縮することを可能にする。

本発明の枠内において、押しのけ機械を駆動する方法が開示かつ請求され、それにおいて押しのけ機械の駆動中に第１の通過開口部が、カウンター螺旋部内の中央に配置されている出口開口部と一時的に少なくとも部分的に重なり、かつ背圧チャンバとの流体接続が形成される。

さらに、本発明の枠内で、車両空調設備及び車両空調設備を有する車両が開示され、かつ請求される。

以下、添付の図面を参照しながら実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

図１は、押しのけ機械の本発明に係る実施例の断面を示している。 図２は、図１に示す押しのけ機械の他の断面を示している。 図３は、押しのけ機械の本発明に係る実施例のカウンター螺旋部と排出螺旋部の図式的な断面を示している。 図４は、圧縮サイクルの間の回転角度０°において、押しのけ機械の本発明に係る実施例のカウンター螺旋部と排出螺旋部の図式的な断面を示している。 図５は、図４に示す押しのけ機械の図式的な断面を、回転角度１２０°において示している。 図６は、図４に示す押しのけ機械の図式的な断面を、回転角度２６０°において示している。 図７は、図４に示す押しのけ機械の図式的な断面を、回転角度３６０°において示している。 図８は、図４に示す押しのけ機械の図式的な断面を、回転角度４６０°において示している。 図９は、図４に示す押しのけ機械の図式的な断面を、回転角度５００°において示している。 図１０は、図４に示す押しのけ機械の図式的な断面を、回転角度６００°において示している。 図１１は、図４に示す押しのけ機械の図式的な断面を、回転角度７２０°において示している。

図１と図２は、たとえば車両空調設備内で使用されるような、押しのけ機械１０の本発明に係る実施例を、それぞれ断面で示している。

押しのけ機械１０は、ハウジング１９を有している。ハウジング１９は、円筒状の形状を有している。ハウジング１９内には、ドライブ２０が配置されている。ドライブ２０として、たとえば電気モータ又は機械的なドライブが可能である。ドライブ２０は、軸２１と結合されている。

軸２１は、ハウジング１９の長手方向に延びている。軸２１の軸方向の一方の端部に、偏心ピン２３を備えた偏心軸受２２が配置されている。この偏心軸受２２によって、排出螺旋部１３が軸２１と結合されている。

排出螺旋部１３の、偏心軸受２２とは逆の側において、ハウジング１９内にカウンター螺旋部１４が配置されている。カウンター螺旋部１４は、押しのけ機械１０のハウジング１９内に固定的かつ動かないように配置されている。カウンター螺旋部１４がハウジング１９と一体的に形成されていることも、可能である。

カウンター螺旋部１４の、排出螺旋部とは逆の側に、高圧チャンバ１１が配置されている。

カウンター螺旋部１４内の中央に、出口開口部１６が配置されている。出口開口部１６は、高圧チャンバと、カウンター螺旋部１４の排出螺旋部１３へ向いた側との間に延びている。

排出螺旋部１３の、カウンター螺旋部１４とは逆の側に、低圧チャンバ１２が配置されている。低圧チャンバ１２と排出螺旋部１３の間に、背圧チャンバ１５が配置されている。

排出螺旋部１３は、軸２１の長手方向に対して平行な方向に移動可能にハウジング１９内に配置されている。言い換えると、排出螺旋部１３は、カウンター螺旋部１４の方向に、かつカウンター螺旋部１４から離れるように、摺動可能である。図２において、排出螺旋部１３の底内に、第１の通過開口部１７ａと第２の通過開口部１７ｂが配置されていることが、認識される。

第１の通過開口部１７ａは、排出螺旋部１３の径方向内側の領域内に配置されている。第２の通過開口部１７ｂは、排出螺旋部１３の径方向外側の領域内に配置されている。第１の通過開口部１７ａと第２の通過開口部１７ｂは、底の表面に対して直交して延びている。通過開口部１７ａ、１７ｂは、組み込まれた状態において、底のカウンター螺旋部１４へ向いた側と、底の、カウンター螺旋部１４とは逆の側との間に配置されている。

通過開口部１７ａ、１７ｂは、底の両側にそれぞれ開口部を有しており、その開口部が底の両側を互いに接続している。言い換えると、通過開口部１７は、排出螺旋部１３の底の両側の間に通路を形成している。通過開口部１７ａ、１７ｂは、背圧チャンバ１５との流体接続を形成する。

通過開口部１７ａ、１７ｂは、円形の横断面を有している。他の形状、たとえば楕円形、卵型又は多角形の形状も可能である。通過開口部１７ａ、１７ｂは、好ましくは孔を有している。通過開口部１７ａ、１７ｂの直径は、好ましくは０．１ｍｍ～１ｍｍの間である。特に第１の通過開口部１７ａの直径は０．３ｍｍであり、第２の通過開口部１７ｂの直径は、０．５ｍｍである。

図３は、図１と図２に示す押しのけ機械１０内で使用することができるような、排出螺旋部１３とカウンター螺旋部１４の図式的な表示である。

排出螺旋部１３とカウンター螺旋部１４は、それぞれ螺旋セクション２４と底を有している。これらの螺旋セクション２４は、それぞれ排出螺旋部１３とカウンター螺旋部１４の底上に直交して配置されている。螺旋セクション２４は、螺旋形状又はスクリュー形状の幾何学配置を有している。組み込まれた状態において、排出螺旋部１３の螺旋セクション２４はカウンター螺旋部１４の方向に、そしてカウンター螺旋部１４の螺旋セクション２４は排出螺旋部１３の方向に延びている。排出螺旋部１３とカウンター螺旋部１４の螺旋セクション２４は、互いに係合している。駆動中に、螺旋セクション２４は、それぞれ対向する螺旋部１３、１４の底と接触している。

入れ子になる螺旋部１３、１４によって、圧縮チャンバ１８ａ、１８ｂが形成されている。言い換えると、圧縮チャンバ１８ａ、１８ｂは、排出螺旋部１３とカウンター螺旋部１４の螺旋セクション２４によって画成されている。

出口開口部１６は、カウンター螺旋部１４内の中央かつ偏心して配置されている。カウンター螺旋部１４内には、出口開口部１６の他に、２つの２次の出口開口部２５ａ、２５ｂが配置されている。２次の出口開口部２５ａ、２５ｂは、前出口と称することもできる。２次の出口開口部２５ａ、２５ｂは、カウンター螺旋部１４の中心から径方向に離隔している。

２つの互いに入れ子になる螺旋部１３、１４の径方向内側の領域内に、内側の圧縮チャンバ２６が配置されている。したがって出口開口部を見る視線において、「中心もしくは中央に配置されている」という表現は、出口開口部が、排出螺旋部１３とカウンター螺旋部１４によって画成される内側の圧縮チャンバ２６を少なくとも部分的に、一時的に横切ることを意味している。

図４～１１には、押しのけ機械１０の圧縮サイクルの種々の状態が示されている。以下において、排出螺旋部１３とカウンター螺旋部１４の互いに対する相対位置が、それぞれの構成部分の幾何学配置及びその機能もしくは作用を見るスナップショットとして記述される。図４～１１に示される螺旋配置は、構造的に、図３に示される螺旋配置に実質的に相当する

圧縮サイクルというのは、連続的に繰り返される圧縮プロセスの１通過もしくは１周期である。

圧縮サイクルの間の排出螺旋部１３の位置は、軌道周回する運動の回転角度によって示すことができる。図４における排出螺旋部１３の回転角度は、０°である。

図４において、径方向外側の領域内に、第１の圧縮チャンバ１８ａと第２の圧縮チャンバ１８ｂが形成されている。２つの圧縮チャンバ１８ａ、１８ｂは、閉鎖されている。

圧縮チャンバ１８が排出螺旋部１３とカウンター螺旋部１４の螺旋セクション２４によって流体密に包囲されている場合に、圧縮チャンバ１８は閉鎖されている。

螺旋部１３、１４の径方向内側の領域内には、それぞれ他の第１の圧縮チャンバ１８ｃと第２の圧縮チャンバ１８ｄが配置されている。これらの圧縮チャンバ１８ｃ、１８ｄは、それぞれ圧縮チャンバ１８ａ、１８ｂよりも小さい相対的容積を有している。

圧縮チャンバ１８の相対的容積というのは、０°の回転角度における圧縮チャンバ１８の初期容積に関して、押しのけ機械１０の圧縮サイクルの間の所定の時点における圧縮チャンバの可変の容積である。

第１の通過開口部１７ａは、カウンター螺旋部１４の螺旋セクション２４によって覆われている。第２の通過開口部１７ｂは、第２の圧縮チャンバ１８ｄ内に配置されている。したがって第１の通過開口部１７ａは閉鎖されており、第２の通過開口部１７ｂは開放されている。それによって第２の圧縮チャンバ１８ｂと背圧チャンバ１５との間に流体接続が存在しており、排出螺旋部１３はカウンター螺旋部１４に圧接されている。

図５には、回転角度１２０°におけるスナップショットが示されている。圧縮チャンバ１８ａ、１８ｂは、径方向内側へ移動している。圧縮チャンバ１８ａ、１８ｂの相対容積は、縮小している。

圧縮チャンバ１８ａ、１８ｂの相対容積は、回転角度の増大に伴って減少する。相対容積の減少によって、圧縮チャンバ１８ａ、１８ｂ内の圧力が上昇する。

圧縮チャンバ１８ｃ、１８ｄは、内側の圧縮チャンバ２６として合体している。内側の圧縮チャンバ２６は、好ましくは高圧領域に相当し、その中に第１の通過開口部１７ａが配置されている。

第１の通過開口部１７ａは、内側の圧縮チャンバ２６もしくは高圧領域内に配置されている。第１の通過開口部１７ａは、出口開口部１６と交差する。第２の通過開口部１７ｂは、第１の圧縮チャンバ１８ａ内に配置されている。したがって２つの通過開口部１７ａ、１７ｂは開放しており、したがって背圧チャンバ１５との流体接続を可能にする。

「交差する」という概念は、２つの開口部１７ａ、１６が少なくとも部分的に互いに重なり合って配置されることである。第１の通過開口部１７ａは、カウンター螺旋部１４の方向において出口開口部１６に対して距離を有している。言い換えると、通過開口部１７ａは出口開口部１６を少なくとも部分的に覆い、通過しかつ／又は横切る。

通過開口部１７ａが部分的に交差することにより、背圧チャンバ１５内に可能な限り高い圧力を形成することができる。さらにそれによって、背圧チャンバ１５が可能な限り長い期間の間、もしくは大きい回転角度領域について、高圧領域と流体接続することがもたらされる。

図６は、回転角度２６０°において圧縮サイクルを示している。

第１の圧縮チャンバ１８ａと第２の圧縮チャンバ１８ｂは、さらに径方向内側へ移動している。内側の圧縮チャンバ２６及び第１の圧縮チャンバ１８ａと第２の圧縮チャンバ１８ｂの相対的容積は、縮小している。したがって圧縮チャンバ１８ａ、１８ｂ内の圧力がさらに上昇している。

第１の通過開口部１７ａは、さらに、内側の圧縮チャンバ２６内に配置されている。第１の通過開口部１７ａは、もはや出口開口部１６とは重ならない。第２の通過開口部１７ｂは、カウンター螺旋部１４の螺旋セクション２４によって覆われている。背圧チャンバ１５内の圧力は、図６においては、通過開口部１７ａが内側の圧縮チャンバと流体接続することによってもたらされる。

図７には、３６０°の回転角度における圧縮サイクルのスナップショットが示されている。

排出螺旋部１３とカウンター螺旋部１４の径方向外側の領域内に、２つの新しい圧縮チャンバ１８ｅ、１８ｆが形成されている。

第１の圧縮チャンバ１８ａと第２の圧縮チャンバ１８ｂは、さらに中心もしくは出口開口部１６の方向へ移動している。内側の圧縮チャンバ２６の相対的容積は、さらに縮小している。出口開口部１６は、部分的に内側の圧縮チャンバ２６内に配置されている。言い換えると、内側の圧縮チャンバ２６の横断面積は、出口開口部１６の横断面積よりも小さい。

第１の通過開口部１７ａは、カウンター螺旋部１４の螺旋セクション２４によって覆われており、したがって閉鎖されている。第２の通過開口部１７ｂは、螺旋セクション２４の通過後に第２の圧縮チャンバ１８ｂ内に配置されており、かつ開放している。

図８には、回転角度４６０°におけるスナップショットが示されている。

圧縮チャンバ１８ｅ、１８ｆは、さらに出口１６の方向へ移動している。圧縮チャンバ１８ｅ、１８ｆの相対的容積は、さらに縮小している。

第１の圧縮チャンバ１８ｃと第２の圧縮チャンバ１８ｄの合体によって生じた内側の圧縮チャンバ２６は、解消している。第１の圧縮チャンバ１８ａと第２の圧縮チャンバ１８ｂが、新しい内側の圧縮チャンバ２６として合体している。

第１の通過開口部１７ａが、内側の圧縮チャンバ２６内に配置されている。第１の通過開口部１７ａは、出口開口部１６と重なり合う。第２の通過開口部１７ｂは、部分的にカウンター螺旋部１４の螺旋セクション２４によって覆われており、その螺旋セクションは第１の圧縮チャンバ１８ｃと内側の圧縮チャンバ２６との間に延びている。第２の通過開口部１７ｂは、部分的に開放されている。

第１の通過開口部１７ａが、高圧領域もしくは内側の圧縮チャンバ２６及び背圧チャンバ１５との流体接続をもたらす。ここではそれが、背圧チャンバ１５内の圧力に効果的に作用する。というのは、第２の通過開口部１７ｂはまだ完全には開放されておらず、単に部分的に開放されているだけであって、したがって圧縮サイクル内のこの時点においては、第１の通過開口部なしで、より低い圧力が生じるからである。

図９は、５００°における圧縮サイクルのスナップショットを示している。

圧縮チャンバ１８ｅ、１８ｆと内側の圧縮チャンバ２６の相対的容積は、さらに縮小している。

出口開口部１６は、完全に内側の圧縮チャンバ２６内に配置されている。第１の通過開口部１７ａは、さらに、内側の圧縮チャンバ２６内に配置されており、かつ出口開口部１６と重なる。第２の通過開口部１７ｂは、もはや部分的にではなく、完全に第１の圧縮チャンバ１８ｅ内に配置されている。２つの通過開口部１７ａ、１７ｂは、開放されており、かつ背圧チャンバ１５と流体接続されている。

回転角度が６００°となる図１０においては、出口開口部１６はさらに、内側の圧縮チャンバ２６内に配置されている。第１の通過開口部１７ａは、出口開口部１６と重ならない。

第２の通過開口部１７ｂは、第１の圧縮チャンバ１８ｅ内に配置されている。第２の通過開口部１７ｂは、螺旋セクション２４に接線状に添接する。

図１１は、実質的に３６０°の回転角度における状態（図７を参照）に相当する、圧縮サイクルの状態を示しており、図１１内の圧縮チャンバ２６は、図７に示す状態とは異なり、圧縮チャンバ１８ａ、１８ｂから生じたものである。

軸２１が、ドライブ２０と作用結合されている。駆動中に、軸２１の回転及び軸２１と排出螺旋部１３との偏心した結合が、排出螺旋部１３の軌道周回する運動をもたらす。

作業媒体、たとえば冷却剤が、圧縮サイクルの開始時に、低圧チャンバ１２から螺旋部１３、１４の径方向外側の領域内へ吸い込まれる。作業媒体は、排出螺旋部１３とカウンター螺旋部１４の間の圧縮チャンバ１８内へ移送される。排出螺旋部１３の軌道周回する運動によって、作業媒体を圧縮するために、圧縮チャンバ８の相対容積が減少する。

圧縮チャンバ１８は、圧縮サイクルの経過において解消される。言い換えると、圧縮チャンバ１８は、一時的なものである。圧縮チャンバ１８は、駆動中に連続的に、螺旋配置の外側の径方向領域内に繰り返し新しく形成されて、次に螺旋配置の径方向内側へ移動する。圧縮チャンバ１８の移動路は、螺旋形である。螺旋部１３、１４の径方向内部で、第１の圧縮チャンバ１８ａと第２の圧縮チャンバ１８ｂがまず、内側の圧縮チャンバ２６に合体する。内側の圧縮チャンバ２６の相対的容積は、内側の圧縮チャンバ２６が解消されるまで、だんだんと減少する。その直後に、次の２つの第１の圧縮チャンバ１８ｃと第２の圧縮チャンバ１８ｄによって、新しい内側の圧縮チャンバ２６が形成される。

内側の圧縮チャンバ２６から、圧縮された作業媒体が出口開口部１６を通って高圧チャンバ１１内へ流入する。

図４～１１に示す実施例において、５つまでの圧縮チャンバ１８、２６が可能である。それらは、それぞれ第１の圧縮チャンバ１８ａと第２の圧縮チャンバ１８ｂを有する２対と、内側の圧縮チャンバ２６である。さらに、より多い又はより少ない圧縮チャンバ１８、２６を有する構成も、可能である。

通過開口部１７ａ、１７ｂは、排出螺旋部１３の軌道周回する運動に基づいて、円軌跡上を移動する。通過開口部１７ａ、１７ｂは、駆動中に、排出螺旋部１３に充分な圧力を供給して、それによりカウンター螺旋部１４へ圧接するために、圧縮チャンバ１８、２６を背圧チャンバ１５と流体を案内するように接続することを、可能にする。

圧縮サイクル内で、通過開口部１７ａ、１７ｂは、好ましくは以下の角度領域内で開放している。第１の通過開口部１７ａは、４３５°～６５０°の間の回転角度の角度領域内で、内側の圧縮チャンバ２６と背圧チャンバ１５との間に流体接続を形成する。９５°～２５０°の回転角度の角度領域内では、第２の通過開口部１７ｂが、第１の圧縮チャンバ１８ａ及び背圧チャンバ１５との流体接続を形成する。２８５°～６５０°の間の角度領域内では、第２の通過開口部１７ｂが第２の圧縮チャンバ１８ｂ内に配置されている。２５０°と２８５°の間の回転角度の角度領域内では、第２の通過開口部１７ｂは、カウンター螺旋部１４の螺旋セクション２４によって覆われている。しかし、第２の通過開口部１７ｂがカウンター螺旋部によって覆われている場合に、第１の通過開口部１７ａが開放していること、あるいはその逆は、必ずしもそうなる必要はない。図６に示す、２６０°の回転角度におけるスナップショットでは、第２の通過開口部１７ｂは閉鎖されている。しかし、先行する圧縮サイクルは、まだ完了していない。先行する圧縮サイクルの回転角度の位置は、図６では約６２０°に相当する。したがって第１の通過開口部１７ａは内側の圧縮チャンバ２６内に配置されており、それによって背圧チャンバ１５との流体接続を可能にする。

第２の通過開口部１７ｂは、押しのけ機械１０の駆動中、まず、圧縮サイクルの第１の圧縮チャンバ１８ａ内に、そして次に第２の圧縮チャンバ１８ｂ内に配置されている。第２の通過開口部１７ｂは、圧縮サイクルにつきそれぞれ１回、圧縮チャンバ１８ａ、１８ｂの１つの中に配置されている。第２の圧縮チャンバ１８ｂの後に、第２の通過開口部１７ｂは、それに続く圧縮サイクルの第１の圧縮チャンバ１８ｃへ移動する。

通過開口部１７ａ、１７ｂを通して、作業媒体の一部が背圧チャンバ１５内へ流入する。それによって、背圧チャンバ１５内の圧力が上昇する。この圧力によって、排出螺旋部１３に軸方向の力が供給される。この力は、カウンター螺旋部１４の方向に作用する。排出螺旋部１３は軸方向に移動可能であるので、排出螺旋部がカウンター螺旋部１４に圧接される。カウンター螺旋部１４への排出螺旋部１３の圧接が、可能な限り少ない出力損失で作業媒体の圧縮をもたらす。

図４～１１に示す実施例において、複数の圧縮サイクルが同時に時間をずらして行われる。第１の圧縮チャンバ１８ａと第２の圧縮チャンバ１８ｂ及び第１の圧縮チャンバ１８ｃと第２の圧縮チャンバ１８ｄは、異なる圧縮サイクルに対応づけられている。言い換えると、各圧縮サイクルは、１対の第１の圧縮チャンバ１８ａ、第２の圧縮チャンバ１８ｂを有している。

１０ 押しのけ機械
１１ 高圧チャンバ
１２ 低圧チャンバ
１３ 排出螺旋部
１４ カウンター螺旋部
１５ 背圧チャンバ
１６ 出口開口部
１７ａ 第１の通過開口部
１７ｂ 第２の通過開口部
１８ａ 第１の圧縮チャンバ
１８ｂ 第２の圧縮チャンバ
１８ｃ 第１の圧縮チャンバ
１８ｄ 第２の圧縮チャンバ
１８ｅ 第１の圧縮チャンバ
１８ｆ 第２の圧縮チャンバ
１９ ハウジング
２０ ドライブ
２１ 軸
２２ 偏心軸受
２３ 偏心ピン
２４ 螺旋セクション
２５ａ ２次出口開口部
２５ｂ ２次出口開口部
２６ 内側の圧縮チャンバ

Claims (14)

1. 螺旋原理に基づく押しのけ機械、特にスクロール圧縮機であって、高圧チャンバ（１１）、低圧チャンバ（１２）、軌道周回する前記排出螺旋部（１３）、カウンター螺旋部（１４）及び背圧チャンバ（１５）を有し、前記背圧チャンバが前記低圧チャンバ（１２）と前記排出螺旋部（１３）の間に配置されており、高圧領域内で前記カウンター螺旋部（１４）内に出口開口部（１６）が配置されており、前記出口開口部を通して駆動中に圧縮された作業媒体が前記高圧チャンバ（１１）内へ流入し、かつ前記排出螺旋部（１３）が、前記背圧チャンバ（１５）と流体接続するための少なくとも１つの第１の通過開口部（１７ａ）と第２の通過開口部（１７ｂ）を有している、押しのけ機械において、
   前記少なくとも１つの第１の通過開口部（１７ａ）が前記出口開口部（１６）の領域内に配置されているので、駆動中に前記第１の通過開口部（１７ａ）と前記出口開口部（１６）が一時的に少なくとも部分的に重なり合う、ことを特徴とする押しのけ機械。
2. 前記第２の通過開口部（１７ｂ）が前記排出螺旋部（１３）の領域内に配置されており、前記領域が駆動中に高圧領域内の圧力よりも低い圧力を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の押しのけ機械。
3. 前記第１の通過開口部（１７ａ）が、軌道周回する前記排出螺旋部（１３）の４３５°～６５０°の回転角度の角度領域内で、前記背圧チャンバ（１５）と流体を案内するように接続されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の押しのけ機械。
4. 前記第１の通過開口部（１７ａ）が前記出口開口部（１６）と、１％と１００％の間、特に１０％と９０％の間、特に２０％と８０％の間、特に３０％と７０％の間、特に４０％と６０％の間の、一時的な重なりを有している、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の押しのけ機械。
5. 駆動中に、一時的に少なくとも１つの第１の圧縮チャンバ（１８ａ）と第２の圧縮チャンバ（１８ｂ）が作業媒体を収容するように形成されており、かつ前記第２の通過開口部（１７ｂ）が前記排出螺旋部（１３）内に配置されているので、駆動中に前記排出螺旋部（１３）の軌道周回する運動によって、前記第２の通過開口部（１７ｂ）が一時的に少なくとも部分的に前記第１の圧縮チャンバ（１８ａ）内に、そして次に一時的に少なくとも部分的に前記第２の圧縮チャンバ（１８ｂ）内に配置されている、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の押しのけ機械。
6. 前記第２の通過開口部（１７ｂ）が、軌道周回する前記排出螺旋部（１３）の９５°～２５０°の回転角度の角度領域内で第１の圧縮チャンバ（１８ａ）内に配置されており、かつ２８５°～６５０°の角度領域内では第２の圧縮チャンバ（１８ｂ）内に配置されている、ことを特徴とする請求項５に記載の押しのけ機械。
7. 前記第１の通過開口部（１７ａ）及び／又は前記第２の通過開口部（１７ｂ）が、前記排出螺旋部（１３）の底のセクション内に配置されている、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の押しのけ機械。
8. 前記第１の通過開口部（１７ａ）及び／又は前記第２の通過開口部（１７ｂ）が円形、楕円形又は卵型の横断面を有している、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の押しのけ機械。
9. 前記第１の通過開口部（１７ａ）が、前記第２の通過開口部（１７ｂ）よりも小さい直径を有しており、それらの直径が０．１ｍｍと１ｍｍの間の大きさを有している、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の押しのけ機械。
10. 前記第１の通過開口部（１７ａ）が０．３ｍｍの直径を有し、かつ／又は、前記第２の通過開口部（１７ｂ）が０．５ｍｍの直径を有している、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の押しのけ機械。
11. 前記排出螺旋部（１３）及び／又は前記カウンター螺旋部（１４）が、少なくとも部分的に面取り部を有している、ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の押しのけ機械。
12. 請求項１～１１のいずれか一項に記載の押しのけ機械を駆動する方法において、
    押しのけ機械（１０）の駆動中に第１の通過開口部（１７ａ）が、カウンター螺旋部（１４）内の中央に配置されている出口開口部（１６）と一時的に少なくとも部分的に重なり、かつ背圧チャンバ（１５）との流体接続が形成される、方法。
13. 請求項１～１１のいずれか一項に記載の押しのけ機械を有する、特にスクロール圧縮機を有する、車両空調設備。
14. 請求項１～１１のいずれか一項に記載の押しのけ機械又は請求項１３に記載の車両空調設備を有する、車両。

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