JPH0129994B2

JPH0129994B2 -

Info

Publication number: JPH0129994B2
Application number: JP56173171A
Authority: JP
Inventors: Furanshisu Teiigaaden Aruro; Yuujiin Atsutaa Robaato
Original assignee: Trane Co
Current assignee: Trane Co
Priority date: 1980-11-03
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1989-06-15
Also published as: US4383805A; CA1172221A; JPS57105583A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、スクロール（渦巻）型ガスコンプ
レツサーに関し、特に冷凍および空調、または可
変容量が要求される他の適用例に利用される、可
変容量で作動できるコンプレツサーに関する。

強制排除型流体装置においては、総体的にスク
ロール型と呼ばれる流体装置があり、この装置の
特徴は、総体的にスピロイダル（螺旋）形のフラ
ンク面をそれぞれの軸の回りに画定する巻きつき
要素を備えることで、この巻きつき要素はその軸
が平行状態において、相互に対合し、かつ角度的
に片寄つた関係に配置されており、巻きつき要素
間の相対旋回運動により、巻きつき要素間に一つ
またはそれ以上の移動容積が形成され、これは巻
きつき要素のフランク面が相互に実質的に接して
いる、巻きつき要素間の協働の移動線により画定
される。好ましい形態においては、一般的に螺線
形のフランク面の正確な形状は、円の回旋からな
るが、「一般的に螺線形の」という語は、巻きつ
き要素間の相対旋回運動中、必要な移動容積を与
える任意の形状を包含するものである。典型的に
は、端部プレート装置が、巻きつき要素が相対旋
回運動を行なう時、移動容積が有効に封止される
ように、巻きつき要素に対して封止関係を有して
設けられる。この原理を実施する初期のスクロー
ル型流体装置に関する技術を開示する、米国特許
出願第801182号明細書と、最近の技術を開示する
米国特許第3884599号明細書を参照することにす
る。

スクロール型流体装置は広範な適用例を有して
おり、それにはガス状作動流体の圧力を上昇させ
るガスコンプレツサーまたは真空ポンプ、液状作
動流体を移送する液体ポンプ、または比較的高圧
のガス状作動流体の膨脹により、機械的な作業を
発生させる膨脹エンジンが含まれる。ガスコンプ
レツサーの場合は、巻きつき要素間に画定される
移動容積は、半径方向外方部分で始まり、内方へ
進展して行くが、その容積は減少し、その結果作
動ガスの圧縮が行なわれ、それから巻きつき要素
の半径方向内方部分で吐出される。液体ポンプ
は、容積が半径方向内方へ進展する際、ほとんど
容積が減少しないような巻きつき要素と同様な機
能を発揮するが、スクロール型膨脹エンジンは、
比較的高圧のガス状作動流体を、巻きつき要素の
半径方向内方部分で受入れ、それから移動容積中
で半径方向外方へ進展して、容積が増大すること
により、作動流体が膨脹し、機械的作業が得られ
る。

巻きつき要素間に必要な相対旋回運動を行なわ
せるために必要な動的関係を考慮する場合、少な
くとも三つの一般的な手法がある； (1) 一方の巻きつき要素を固定して、これに対し
て他方のものを旋回させ、すなわち巻きつき要
素間に一定の角度関係を維持しながら、円形移
動を受けさせること； (2) 両巻きつき要素を、それらの間の角度関係を
一定にしたまま、反対方向に旋回させること； (3) 両巻きつき要素を、それらの間の角度関係を
一定にしたまま、片寄つた平行軸の回りに回転
すること。

巻きつき要素間の相対旋回運動に関連する第２
の考え方としては、そのフランク面が相互に協働
されることであり、すなわち実際の接触は、表面
が実質的に接触して存する線に沿つて行なわれ、
それに続いて半径方向の封止力がそれらの間に生
じることになり、あるいは、間に少しの間隔また
はギヤツプが維持されるように、拘束装置が設け
られる。これに関して、前者を「半径方向に柔軟
な」型式とし、後者を「固定クランク」型とする
ことが便利である。ここで利用されるように、
「移動線の協働」という語は、両型式を表現する
ことを意図しており、「実際の移動線の接触」と
いう語は、半径方向に柔軟な型式のみに限られ
る。米国特許第3924977号明細書は、半径方向に
柔軟な型式の駆動機構を開示し、米国特許第
4082484号明細書は、固定クランク型を開示して
いる。

ガスコンプレツサーが利用される多くの適用例
においては、コンプレツサーが可変容量運転を行
なえることが望ましく、特にガスコンプレツサー
がフレオン（Freon）（デユポン社の商標）のよ
うな冷却ガスを圧縮するために利用される、冷凍
および空調装置においては、任意の特別の時期の
要求をこの装置の冷却または加熱出力を適合させ
るために、特別の冷凍装置を可変容量型にするこ
とが望ましい。この要求を満たすため、現代のこ
の種の装置の多くは、その容量を変えることがで
きる装置を備えた、遠心または往復動ガスコンプ
レツサーを利用している。しかし、スクロール型
ガスコンプレツサーに関するある程度の利点によ
り、この型式のコンプレツサーにその容量を選択
的に変化させる装置を設けて、その装置を冷凍お
よび空調装置に、あるいは可変容量運転が要求さ
れる他の適用例に応用できるようにすることが望
ましい。

この発明においては、スクロール型ガスコンプ
レツサーは、それぞれの軸の回りに一般的に螺線
形のフランク面を画定する第１および第２の巻き
つき要素を含み、これら巻きつき要素は相互に対
合し、その軸は平行な関係で、角度的に片寄つて
配置されており、端部プレート装置が巻きつき要
素の第１および第２軸方向先端部分に対して重な
ると共に、実質的に封止関係を有している。巻き
つき要素間に相対旋回運動を行なわせる駆動装置
が設けられて、その側面間の協働移動線が端部プ
レート装置間に、一つまたはそれ以上の移動容積
を画定しており、前記移動容積は、巻きつき要素
の半径方向外部において始まり、その内部に向け
て半径方向内方へ進展すると共に、その移動容積
は最初は協働する単一の先導移動線により境界付
けられ、それから協働先導および後線により画定
されて、閉鎖移動容積が画定され、さらに、協働
する単一の後線により吐出容積が画定される。吸
入圧において巻きつき要素の周縁の回りの吸入容
積へ作動ガスを導入し、圧縮ガスを巻きつき要素
の半径方向内部から吐出するポート装置が、設け
られている。ガスコンプレツサーの容量を選択的
に変化させるため、端部プレート装置を通して延
びる通路装置が設けられ、前記通路装置は、少な
くとも協働移動後線により形成される時から、所
定位置まで半径方向内方へ進展するまで、閉鎖移
動容積と連通する位置から、コンプレツサーの運
転時、通常は吸入圧における作動ガスと連通する
位置まで延びている。バルブ装置が通路装置を通
る流れを選択的に遮断するために設けられてお
り、それによりガスコンプレツサーは比較的高容
量において運転され、また前記通路装置を通る流
れを許容するようになつており、その場合は、ガ
スが通路装置を介して前記閉鎖移動容積から、そ
の容積が減少する時、そして容積が前記所定位置
まで半径方向内方へ進展するまで、排出されて、
コンプレツサーの容量を減少させるようになつて
いる。

好ましい実施例において、端部プレート装置
は、第１の巻きつき要素の第１軸方向先端部分に
封止固定された第１端部プレートと、第２の巻き
つき要素の第１軸方向先端部分に封止固定された
第２端部プレートを備えており、第２の巻きつき
要素と端部プレートを固定位置に維持する装置が
設けられ、駆動装置が第１の巻きつき要素と端部
プレートを、旋回経路に沿つて駆動するように設
けられている。この実施例において、通路装置は
第２の固定端部プレートを通つて延びている。コ
ンプレツサーは密閉殻体内に配置され、前記殻体
に作動ガスが導入されて、その内部が吸入圧に維
持され、通路装置が第２端部プレートを通つて、
殻体の内部と連通する位置へ延びている。こうし
て、閉鎖移動容積から通路装置を介して排出され
る作動ガスは、付加的な流体通路を必要としない
で、密閉殻体の内部へ簡単に戻ることになる。

除荷（アンローダ）装置に関連するバルブ装置
が、前記通路装置を通る流れを遮断する第１位置
と、前記流れを許容する第２位置との間を可動の
バルブ要素を含み、前記バルブ要素は、端部プレ
ート装置の一般的に平坦な面に対して、実質的に
同一平面に存する一般的に平坦な面を備えてい
る。こうして、望ましくない間隙容積がコンプレ
ツサーに導入されることがなく、したがつて総容
量時の運転効率が減じられることはなく、また巻
きつき要素の軸方向先端部分を横切る漏れが最少
化しまたは避けられる。

容量に所望の変動をもたらすため、通路装置は
好ましくは端部プレートを通つて延びる第１およ
び第２通路からなり、第１通路は、少なくとも関
連する協働後線により形成される時から、第１お
よび第２閉鎖移動容積と連通する位置にあり、第
２通路は端部プレート装置を通り、少なくとも、
所定位置に向けて半径方向内方へ展開する時、も
はや第１通路と連通しない時から、第１および第
２閉鎖移動容積と連通する第２位置において、延
びており、前記所定位置において圧縮が開始され
る。二つのこのような通路を設けているが、三種
の別々の容量が得られ、すなわち両通路が閉鎖さ
れると総容量であり、半径方向外方の通路が開放
されると、第１の減少容量が得られ、両通路が開
放されると、第２のさらに減少された容量が得ら
れる。

好ましい実施例において、バルブ装置は、吐出
圧における作動ガスにより、通路装置を通る流れ
を遮断する位置へ作動され、その場合、コンプレ
ツサーの始動時、バルブ装置は開放位置にあつ
て、コンプレツサーの吐出圧が所定圧に到達する
まで、通路装置を通る流れを許容する。この構造
により、コンプレツサーは無負荷状態で、要求さ
れるトルクを減少して、始動することができる利
点を有する。

したがつて、この発明の主目的は、スクロール
型コンプレツサーであつて、コンプレツサーの巻
きつき要素間に画定される閉鎖移動容積が半径方
向内方へ展開する時、作動ガスの圧縮が開始され
る点を遅延させることにより、その容量を選択的
に変化させる除荷装置を含むガスコンプレツサー
を提供することである。

この発明の別の関連目的は、吸入圧に維持され
る密閉殻体内に配置され、かつ除荷装置に関連す
る通路装置が非常に簡単で小型であり、さらに複
雑な流動回路を設ける必要のないコンプレツサー
を提供することである。

この発明のさらに別の目的は、コンプレツサー
の通常運転を妨げることなく、特にその運転効率
に影響しない、通路装置用バルブ装置を提供する
ことである。

この発明のさらに別の目的は、容量に所望の変
動をもたらすべく配置された二つの通路を設ける
ことにより、少なくとも三つの別々の運転容量を
有するガスコンプレツサーを提供することであ
る。

この発明の前述ならびに他の目的は、図面を参
照した以下の詳細な説明から、明らかになるであ
ろう。

第１図に、強制排除スクロール型流体装置が、
総体的に１で示されるガスコンプレツサーの形態
で示されており、これは密封ケーシングまたは殻
体２内に配置されている。クランクケース・ハウ
ジング３は複数の支持脚部４を含み、脚部４は殻
体２の内周縁に適切に固定されて、内部にコンプ
レツサーを支持するようになつている。

クランクシヤフト装置が、ハウジング３内に回
転自在に支持されると共に、シヤフト軸上で回転
自在なシヤフト５と、これに固定されたクランク
ピンまたはスタブ・シヤフトの形状を有すると共
に、クランク軸に沿つて半径方向に片寄るクラン
ク装置６を包含している。第１図に示す実施例に
おいてはシヤフト５は、上部ローラーベアリング
装置７および下部ボールベアリング装置８により
支持されており、前記ベアリングは図示のように
シヤフト５およびハウジング３に機械加工された
肩部により、シヤフト５に付与される軸心方向の
荷重を支持する作用をも有する。

電動モーターは、シヤフト５の下端に固定され
たロータ９と、複数のボルト１１によりハウジン
グ３に固定されたステーター１０を含む。ステー
ター１０の下端を包囲して側板１２が設けられ
て、圧縮されるべきガスを導入導管１３から受入
れて、それを冷却の目的で駆動モーター上へ配送
するようになつている。

シヤフト５の最下端は、一般的に１４で示され
る遠心オイルポンプを含み、これはオイルを殻体
２の下部のオイル溜めから、シヤフト５の一つま
たはそれ以上の軸方向通路を介して、潤滑を必要
とするコンプレツサーの種々の構成部品へ給送す
るようになつている。潤滑装置の細部はこの発明
の一部を構成するものではなく、さらにその理解
もこの発明に関して臨界的なことではないから、
その詳細な説明は省略することにする。この型式
の潤滑装置の例は、米国特許第4064279号明細書
を参照されたい。

ハウジング３の上部に、一般的に１５で示され
る固定された、または第２のスクロール部材が取
付けられており、これは第２の巻きつき要素１５
ａを備えており、前記要素１５ａは第３図に示さ
れるように、第２軸の周囲に一般的に螺線形の各
内部および外部フランク１５ｂおよび１５ｃを画
定しており、これは第１軸方向先端部分１５ｄと
第２軸方向先端部分１５ｅの間に延びている。ス
クロール部材１５はさらに端部プレート装置を含
み、これは軸方向先端部分１５ｄに対して重なる
と共に、実質的に封止関係を有すると共に、図示
の実施例においては、軸方向先端部分１５ｄに封
止固定された端部プレートを備えている。巻きつ
き要素１５ａおよび端部プレート１５ｆを含むス
クロール部材１５は、一つの鋳造材料またはブロ
ツク材料から機械加工することができ、あるい
は、巻きつき要素１５ａは別に形成され、それか
ら端部プレート１５ｆに適当に取付けることがで
きる。第１，２図において、端部プレート１５ｆ
は、円周方向に隔置された四つのコラム部材１６
により、ハウジング３に取付けられている。

一般的に１７で示される旋回または第１スクロ
ール部材は、第１の巻きつき要素１７ａを含み、
これは第３図に示されるように、第１軸の周囲に
総体的に螺線形の、各内部および外部フランク面
１７ｂ，１７ｃを画定しており、これは第１軸方
向先端部分１７ｄと第２軸方向先端部分１７ｅの
間に延びている。スクロール部材１７はさらに端
部プレート装置を含み、これは軸方向先端部分１
７ｄに重なり、かつ、実質的に封止関係を有する
と共に、図示の実施例においては、軸方向先端部
分１７ｄに封止固定された第１端部プレート１７
ｆを備えている。スクロール部材１７は、スクロ
ール部材１５に関するのと同様な方法で、潤滑さ
れ得る。

第１，３図から明らかなように、第１および第
２の巻きつき要素１７ａ，１５ａはそれぞれ、そ
の軸が総体的に平行な関係で、相互に対合し、か
つ角度が片寄つた関係で配置されていて、第２軸
方向先端部分１７ｅ，１５ｅがそれぞれ、端部プ
レート１５ｆ，１７ｆに実質的に封止関係を有す
る位置まで延びている。明瞭のために図示しない
が、軸方向先端部分１７ｅ，１５ｅは、漏出を減
少して圧縮能力を改善するため、先端封止を設け
ることができる。種々の前記先端封止の先行例
が、米国特許第3994636号明細書に開示されてい
る。

第３図に示されるように、巻きつき要素１５
ａ，１７ａは、フランク面１５ｂ，１７ｃ間に第
１シリーズの移動容積１８ａ，１８ｂを画定し、
かつフランク面１７ｂ，１５ｃ間に第２シリーズ
の移動容積１９ａ，１９ｂを画定しており、この
容積は第３図において、巻きつき要素１７ａが巻
きつき要素１５ａに対して反時計方向に旋回する
と、半径方向内方へ増大する。容積１８ａ，１９
ａは協働する単一の先導線により境界づけられる
吸引容積からなり、容積１８ｂ，１９ｂは協働す
る先導および後線により境界づけられると共に、
その容積は巻きつき要素１７ａが旋回運動を受け
ると減少し、この減少は、容積が協働後線のみに
より境界づけられるようになるまで続けられ、圧
縮されたガスはポート２０と吐出導管２１を介し
て吐出される。

したがつて、コンプレツサー１は圧縮されるべ
きガスを、それが前述のように駆動モーター上を
通過後に受入れ、このガスは巻きつき要素１５，
１７の周縁から容積１８ａ，１９ａへ流入し、そ
こからポート２０および導管２１を介して、吐出
される。

スクロール部材１７に旋回運動を与えるため
に、半径方向に柔軟な駆動装置が設けられて、実
際に移動線接触が巻きつき要素１５ａ，１７ａの
フランク面間に可能となり、その間に封止力が作
用する。第１，２図に示されるように、前述の装
置はリンク装置を含み、これはシヤフト５と巻き
つき要素１７ａを、その取付けられた端部プレー
ト１７ｆを介して相互連結しており、前記リンク
装置はリンク部材２２を含み、前記部材２２は、
クランクシヤフト５のスタブ・シヤフト６に回転
自在に係合する第１孔２２ａ、および第３軸に沿
つて端部プレート１７ｆから垂下するスタブ・シ
ヤフト１７ｇに、回転自在に係合する第２孔を備
えている。適当なベアリング装置たとえばジヤー
ナルベアリング２３が、孔２２ａとスタブ・シヤ
フト５の間に、そしてローラーベアリング２４
が、孔２２ｂとシヤフト１７ｇの間に、図示のよ
うに設けられている。

第２図から明らかなように、スクロール部材１
７のスタブ・シヤフト１７ｇは、リンク部材２２
がスタブ・シヤフト６の軸の回りに旋動または揺
動する時、シヤフト５の軸に対して半径方向に、
少なくとも限定された移動を自由に受けられ、し
たがつて巻きつき要素１７ａ，１５ａの側面間に
実際の線接触が可能になる。また、シヤフト５の
回転により、スクロール部材１７は固定スクロー
ル部材１５に対して旋回移動を受ける。

リンク部材２２はさらに、スプリング２２ｄを
含む孔２２ｃ、およびシヤフト５に固定されたピ
ン６ａを受容する軸方向の孔２２ｅを含む。コン
プレツサー１が休止状態にある時、スプリング２
２ｄはスクロール部材１７を半径方向内方へ強制
し、したがつて巻きつき要素１５ａ，１７ａの側
面間に間隙を提供して、始動に必要な初期トルク
が減少される。

スクロール部材１５，１７および関連する巻き
つき要素１５ａ，１７ａ間に一定の角度関係を維
持するために、オルダム（Oldham）カツプリン
グ２５の形態を有する装置が設けられており、こ
れは第１対のブロツク２５ｄ，２５ｃを備える円
形リング２５ａを含み、前記ブロツクは旋動自在
に取付けられると共に、ハウジング３の上部のス
ロツト２６ａに、摺動自在に係合している。第２
対のブロツク２５ｄ，２５ｅは同様に、リング２
５ａに旋動自在に取付けられ、かつ端部プレート
１７ｆ（第３図参照）のスロツト２７ａ，２７ｂ
に、摺動自在に係合している。このようにして、
旋回スクロール部材１７は角度移動から拘束され
るが、可変円形旋回半径で円形移動を受けること
ができる。リング２５ａにはさらに、複数のパツ
ド２５ｆが設けられ、パツド２５ｆはハウジング
３の上部および旋回スクロール部材１７に機械加
工された表面に摺動自在に係合している。同様の
オルダム・カツプリング部材の説明は、米国特許
第4065279号明細書に開示されている。

旋回スクロール部材１７はその旋回運動時、ス
クロール部材１７が作動中に受ける軸方向圧力負
荷を、十分に吸収するスラストベアリング２８に
より支持される。米国特許第4065279号明細書に
は、この例において利用するのに適する一型式の
スラストベアリングが開示されている。

第４ａ〜４ｄ図において、第２または固定スク
ロール部材の端部プレート１５ｆは、これを貫通
すると共に、第１通路２９ａおよび第２通路２９
ｂからなる通路装置を含む。これらの通路は、閉
鎖移動容積１８ｂ，１９ｂと連通する位置から、
コンプレツサーの作動時、通常吸入圧力にある作
動ガスと連通する位置へ延びている。この状態は
第６図に良好に示してあり、この図においては通
路２９ａ，２９ｂは端部プレート１５ｆを通し
て、密閉殻体２の内部と連通する位置まで延びて
おり、前記殻体２は前述のように、冷却の目的で
モーター上を通過した後の、吸入圧力の作動ガス
を含有している。

さらに第４ａ〜４ｄ図において、それぞれ第１
および第２通路２９ａ，２９ｂの機能は、巻きつ
き部材１７ａがその旋回経路内で反時計方向に移
動することにより、半径方向内方へ増大する際
の、次の一つの閉鎖移動容積たとえば１８ｂによ
り示される。第４ｂ図から始めると、明らかなよ
うに、閉鎖移動容積１８ｂはその協働後線によ
り、まさに閉鎖されたところであり、第１通路２
９ａと連通状態にある。容積１８ｂはほぼ第４ｃ
図の位置になるまで、第１通路２９ａとの連通状
態が維持され、その時、容積１８ｂは第２通路２
９ｂと連通する位置まで増大し、この連通状態は
前記容積が第４ａ図と第４ｂ図に示すものの中間
の位置まで、半径方向内方へ増大するまで、維持
される。この時期だけ、作動ガスの圧縮の開始が
可能となり、その理由はバルブ要素３０ａ，３０
ｂがその開位置にあると仮定すると（後述する）、
容積１８ｂ内の作動ガスがそこから排出されて、
吸入圧力状態にある密閉殻体２の内部へ戻るから
である。

同様に、閉鎖移動容積１９ｂは、第４ｂ図の位
置から半径方向内方へ増大し、そこでは最初はそ
の協働後線により形成され、かつ第４ａ図の位置
にほぼ到達するまで、第１通路２９ａと連通状態
にある。この点において、容積１９ｂは第２通路
２９ｂと連通し、この状態は巻きつき要素１７ａ
が第４ｃおよび第４ｄ図の中間位置に到達するま
で維持され、そこで内部の作動ガスの圧縮の開始
が可能になる。したがつてこの時期、通路２９
ａ，２９ｂが半径方向において、巻きつき要素１
５ａの巻き間の距離に実質的に等しい寸法を有す
るから、巻きつき要素１７ａの一側に存する閉鎖
移動容積は、通路と連通させられる。

作動ガスの圧縮の開始が可能となる点を遅延さ
せることにより、コンプレツサーの有効容量は減
少し、すなわち圧縮の開始時の閉鎖移動容積１８
ｂ，１９ｂの容積が減少されることから、より少
量の作動ガスしかコンプレツサーを通過しないこ
とになる。

第６図において、通路装置を通る流れを選択的
に遮断するために設けられたバルブ装置が示され
ており、前記通路装置はそれぞれ第１および第２
通路２９ａ，２９ｂからなつている。特に、各通
路２９ａ，２９ｂは端部プレート１５ｆを通して
軸方向に延びる段付き孔を備え、その内部には対
応形状のバルブ要素またはピストン３０ａ，３０
ｂが配置されている。前記各バルブ要素は、端部
プレート１５ｆの上面に適切に取付けられたバル
ブハウジング３１ａ，３１ｂ内に、摺動自在に配
置されている。バルブハウジング３１ａ，３１ｂ
は端部プレート１５ｆに対して、ハウジングの周
縁に隔置された多数の脚部または足部により、取
付けられていて、そこに作動ガスを流動させるた
めの、実質的に開放した領域が残される。第６図
に示されるように、バルブ要素３０ａ，３０ｂは
それぞれ螺旋コイルスプリング３２ａ，３２ｂに
より、開位置へ強制されている。

バルブ要素３０ａ，３０ｂは、第６図に示され
ると共に、各通路２９ａ，２９ｂを通る流れが遮
断される第１位置と、破線で示されると共に、流
れが許容される第２位置との間を作動される。そ
のため、バルブハウジング３１ａ，３１ｂは共
に、ソレノイドバルブ３３ａ，３３ｂの制御下
で、各導管３９ａ，３９ｂを介して吐出圧におけ
る作動ガスと、選択的に連通させられる。したが
つて、バルブ３３ａ，３３ｂが開位置にある時、
比較的高圧の吐出ガスは、スプリング３２ａ，３
２ｂによるスプリング力、および面３８ａ，３８
ｂに作用するガス圧に打勝つのに十分な大きさを
有し、バルブ要素３０ａ，３０ｂは閉位置へ強制
されるか、バルブ３３ａ，３３ｂが閉鎖される
と、バルブハウジング３１ａ，３１ｂ内の高圧ガ
スはバルブ要素３２ａ，３２ｂを介して漏出し、
スプリング３２ａ，３２ｂの作用下で、第２の開
位置へ移動される。この時期に特に重要な点は、
バルブ要素３０ａ，３０ｂをその閉位置へ強制す
るために吐出ガス圧が要求されることにより、コ
ンプレツサーの始動時に、バルブ要素がその開位
置にあり、ガス・コンプレツサーの容量を減少
し、モーターの駆動に必要な始動トルクが減少さ
れることにより、作動上の利点が得られる。一度
コンプレツサーが作動速度に到達すると、吐出圧
は、バルブ３３ａ，３３ｂがその開位置にあると
仮定すると、バルブ要素をその閉位置に強制する
のに十分な作動水準まで増大する。この時期にお
いて、この構造は前述のように始動トルク値を減
少させる作用を有する特別のリンク部材２２を備
え、または備えないコンプレツサーにおいて有用
である。

また、バルブ要素３０ａ，３０ｂの正確な形状
および輪郭、およびバルブ要素と端部プレート１
５ｆとの協働関係が重要な点である。特に、各バ
ルブ要素３０ａ，３０ｂは一般的に平坦な面３８
ａ，３８ｂを含み、この面は端部プレート１５ｆ
の一般的に平坦な面と、実質的に同一平面内に存
している。こうして、高圧ガスを捕え、巻きつき
要素１７ａがそこを通過する際に、低圧へ再膨脹
することができる空隙は存しないことになる。こ
のように作動ガスが再膨脹することは、コンプレ
ツサー内での損失と不効率を表わす。この構造に
より、巻きつき要素１７ａの軸方向先端部分１７
ｅを越える実質的な漏出は防止される。

第１図及び第６図において明らかなように、圧
力応答性バルブ装置が吐出ポート２０の直ぐ下流
側に配置されると共に、吐出ポート２０の周縁の
回りに配置された直立バルブ座２０ａと協働す
る、一般的に平坦なバルブ要素を備えている。バ
ルブ要素３４は吐出ポート２０の形状に対応し
て、円形であることが好ましく、その周囲から半
径方向外方へ延びると共に、ハウジング３６内で
の摺動を案内すべく、複数のタブ３４ａを包含し
ている。コイルスプリング３５がバルブ要素３４
と、ハウジング３６の頂壁の間に配置されて、バ
ルブ要素を閉位置へ偏倚させている。吐出ポート
２０内の作動ガスの圧力が増大すると、この圧力
はバルブ要素３４の下面に作用し、負荷を付与し
て、バルブ要素を開位置へ移動し、したがつて作
動ガスはバルブ要素３４の周縁の回りを流動し
て、吐出導管２１から流出する。こうして、吐出
導管２１から吐出ポート２０への逆流は防止さ
れ、コンプレツサーは作動ガスの圧力を少なくと
も、バルブ要素３４から下流側に存する圧力に等
しい水準まで増大することを要求され、前記圧力
はバルブ要素の頂側に作用する。

第５図に、この発明の第２実施例が示されてお
り、先の実施例との相違点は、端部プレート１５
ｆを通つて延びる通路装置が、特別の形状と位置
を有することである。図示のように、それぞれ第
１、第２、および第３通路３７ａ，３７ｂおよび
３７ｃが設けられている。通路３７ａ，３７ｂは
先の実施例と同様に円形孔であるが、第３通路３
７ｃは、巻きつき要素１７ａの幅に等しいか、そ
れより小さい半径方向寸法を有する長通路であ
る。

第５ａ〜５ｄ図に示される実施例の作動も、第
５ｂ図に示される位置であつて、その協働後線に
より最初に形成される位置であり、かつ第１通路
３７ａおよび第２通路３７ｂと連通する位置から
の、閉鎖移動容積１８ｂから明らかになる。容積
１８ｂは第１通路３７ａとはほんの短かい間だけ
連通状態に維持され、第５ｃ図の位置まで増大す
る時期までに、第２通路３７ｂとのみ連通し、こ
の状態はほぼ第５ｃ図に示される位置までほぼ維
持され、そこでは容積１８ｂはほぼ第５ｃ図に示
される位置に到達するまで、第３通路３７ｃと連
通している。同様に、閉鎖移動容積１９ｂは、第
５ｂ図に示されると共に、第１通路３７ａと連通
する初期位置から作動が行なわれ、第１通路との
連通状態はほぼ第５ｄ図に示されれる位置まで維
持され、そこで容積１９ｂは第２通路３７ｂと連
通する。容積１９ｂは、圧縮の開始が可能になる
ほぼ第５ｃ図に示される位置まで、第２通路３７
ｂと連通状態に維持される。

したがつて、第５ａ〜５ｄ図に示される実施例
は、両移動容積１８ｂ，１９ｂが実質的に同一時
間点、たとえば第５ｃ図に示される位置で圧縮が
開始される、という特徴を有する。したがつて、
容積１８ｂ，１９ｂの圧縮特性は実質的に同一で
ある。さらに第５ａ〜５ｄ図の実施例に関して、
先の実施例に関連して示されたのと同様のバルブ
装置が、それぞれ第１、第２および第３通路３７
ａ，３７ｂ、および３７ｃを選択的に閉鎖するた
めに設けることができるが、通路３７ｃは特定の
形状の通路と協働するために、特定の形状のバル
ブ要素を必要とする。

この発明の好ましい実施例のこれまでの説明か
ら明らかなように、先に記載したこの発明の目的
が満たされている。しかし、この発明は前述のよ
うな好ましい実施例に関連して説明されたが、そ
の修正も可能であることは明らかであろう。した
がつて、この発明の範囲は特許請求の範囲の記載
内容によつてのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の１−１線に沿う垂直断面図、
第２図は第１図の２−２線に沿う断面図、第３図
は第１図の３−３線に沿う断面図、第４図は巻き
つき要素の90゜の間隔における順次の作動位置を
示す、第１図の４−４線に沿う一連の断面図、第
５図はこの発明の第２実施例を示す、第４図と同
様の一連の断面図、第６図はこの発明のバルブ装
置の細部を示す、第４図の６−６線に沿う断面図
である。主要部分の符号の説明１５ａ……第２の巻き
つき要素、１５ｂ，１５ｃ……フランク面、１５
ｄ……第１軸方向先端部分、１５ｅ……第２軸方
向先端部分、１５ｆ……端部プレート装置、１７
ａ……第１の巻きつき要素、１７ｂ……内側のフ
ランク面、１７ｄ……第１軸方向先端部分、１７
ｅ……第２軸方向先端部分、２０……ポート装
置、２９ａ，２９ｂ……通路装置、３０ａ，３０
ｂ……バルブ装置。

Claims

【特許請求の範囲】１ａ第１の軸まわりに一般的に螺線形に形成
されると共に、第１および第２軸方向の先端部
分の間に延在する、少なくとも一つの内向きフ
ランク面を画定する第１の巻きつき要素と、ｂ第２の軸まわりに一般的に螺線形に形成され
ると共に、第１および第２軸方向の先端部分間
に延在する、少なくとも一つの外向きフランク
面を画定する第２の巻きつき要素であつて、前
記第１および第２の巻きつき要素がそれぞれの
軸を平行にして、相互に対合し、かつ角度が片
寄つた関係で配置されており、ｃ前記第１および第２の巻きつき要素の第１お
よび第２軸方向の先端部分に対して重なり、か
つ実質的に封止関係を有する第１および第２の
端部プレートよりなる端部プレート装置、ｄ前記第１および第２の巻きつき要素間に相対
旋回運動を行なわせる駆動装置であつて、前記
第１の巻きつき要素の内向きのフランク面と、
前記第２の巻きつき要素の外向きのフランク面
が、前記端部プレート装置間に、第１移動容積
を画定すると共に、前記第１移動容積が前記巻
きつき要素の半径方向外側部分から始まり、そ
の半径方向内部へ向けて半径方向内方へ増大し
ていると共に、前記容積は最初は共働する単一
の先導移動線により境界付けられて吸入容積を
画定し、次いで協働する先導および後線により
閉鎖移動容積が画定され、前記閉鎖移動容積は
半径方向内方へ移動する時、その容積が大きく
減少され、最後に協働する単一の後線により、
吐出容積を画定するようになつており、ｅ吸入圧力において前記吸入容積へ作動ガスを
導入し、圧縮ガスを前記吐出容積から吐出すポ
ート装置、ｆ前記ガスコンプレツサーの容量を選択的に変
化させる除荷装置であつて、前記除荷装置が、前記第２の端部プレートを通して延びる第
１の通路装置であつて、該第１の通路装置は、少なくとも前記第１
および第２閉鎖移動容積が協働する前記移動
後線により形成される時の前記第１および第
２閉鎖移動容積と連動する第１の位置から通
常は前記コンプレツサー運転時の吸入圧力に
ある作動ガスに連通する位置まで延び、該第
１の通路装置の寸法は、前記第１の巻きつき
要素の該第１の通路装置に対する相対旋回運
動の際に該第１の巻きつき要素の該第１の通
路装置通過により該第１の巻きつき要素いず
れの側の閉鎖移動容積も該第１の通路装置に
連通するに適した半径方向寸法である該第１
の通路装置、前記第２の端部プレートを通して延びる第
２の通路装置であつて、該第２の通路装置は
少なくとも前記第１および第２の閉鎖移動容
積が前記第１の通路装置と連通しない時点か
ら前記第１および第２の閉鎖移動容積が半径
方向内方に所定の位置まで移動する時点の
間、前記第１および第２の閉鎖移動容積と連
通する位置にあり、この位置から通常は前記
コンプレツサー運転時の吸入圧力にある作動
ガスに連通する位置まで延び、該第２の通路装置は前記第１の通路装置よ
りも半径方向内側に配設され、該第２の通路
装置の寸法は、前記第１の巻きつき要素の該
第２の通路装置に対する相対旋回運動の際
に、該第１の巻きつき要素の該第２の通路装
置通過により該第１の巻きつき要素いずれの
側の閉鎖移動容積も、該第２の通路装置に連
通するに適した半径方向寸法である該第２の
通路装置、前記第１の通路装置を通る流れを選択的に
遮断して、前記コンプレツサーを比較的高容
量で運転させると共に、中間容量状態におい
て前記第１の通路装置を通して流れを可能と
して、ガスを前記第１の通路装置を介して前
記閉鎖移動容積から、前記容積がその容積を
前記所定の位置まで半径方向内方へ進行する
まで減少する時に、排出するバルブ装置、及
び前記第２の通路装置を通る流れを選択的に
遮断して、前記コンプレツサーを比較的高容
量で運転させると共に、除荷状態において前
記第２の通路装置を通して流れを可能とし
て、ガスを前記第２の通路装置を介して前記
閉鎖移動容積から、前記容積がその容積を前
記所定の位置まで半径方向内方へ進行するま
で減少する時に、排出するバルブ装置、作動ガスを吸入圧力にて内蔵する密閉殻体
であつて、前記第１および第２の通路装置が
前記第２の端部プレートを通つて該密閉殻体
内部に連通する該密閉殻体、からなる強制排
除スクロール型ガスコンプレツサー。２ａ前記第１の巻きつき要素がさらに、前記
第１の軸まわりに一般的に螺線形に形成される
と共に、前記第１および第２軸方向の先端部分
の間に延在する外側のフランク面を含み、ｂ前記第２の巻きつき要素がさらに、前記第２
の軸まわりに一般的に螺線形に形成されると共
に、前記第１および第２軸方向先端部分の間に
延在する内側のフランク面を含み、前記第１お
よび第２の巻きつき要素の相対旋回運動によ
り、前記第１の巻きつき要素の外側のフランク
面と、前記第２の巻きつき要素の内側のフラン
ク面の間の協働移動線が前記端部プレート装置
間に、第２移動容積を画定しており、前記第２
移動容積は前記巻きつき要素の半径方向外部に
始まり、その半径方向内部へ向けて半径方向内
方へ増大していると共に、前記第２移動容積
は、共働する単一の先導移動線により最初は境
界付けられて、第２吸入容積を画定しており、
次いで協働する先導および後線により、半径方
向内方へ移動する際、容積を大きく減少させる
第２閉鎖移動容積を画定しており、最後に、協
働する単一後線により第２吐出容積を画定して
おり、前記ポート装置がさらに、吸入圧におけ
る作動ガスを前記第２吸入容積に導入して、圧
縮ガスを前記第２吐出容積から吐出させるよう
に作動するようになつており、ｃ前記通路装置が、少なくとも前記第２閉鎖移
動容積が協働する前記移動後線により形成され
る時から、そこから所定位置まで半径方向内方
へ増大するまで、前記第２閉鎖移動容積と連通
する位置で、前記端部プレート装置を通して延
びると共に、前記通路装置が前記第２閉鎖移動
容積を、吸入圧における作動ガスに連通させる
ようになつており、前記バルブ装置がさらに、
前記通路装置を介する前記第２閉鎖移動容積か
らの流れを遮断して、前記コンプレツサーを比
較的高容量で運転させ、かつ前記通路装置を介
して前記第２閉鎖移動容積からの流れを許容し
て、前記所定位置へ半径方向内方へ進行するま
でその容積を減少する時、ガスを排出して、前
記コンプレツサーの容量を減少させるようにな
つている、特許請求の範囲第１項に記載のガス
コンプレツサー。３前記端部プレート装置が、前記第１の巻きつ
き要素の第１軸方向先端部分に封止固定された第
１端部プレートと、前記第２の巻きつき要素の第
１軸方向先端部分に封止固定された第２端部プレ
ートを備えており、前記第１および第２の巻きつ
き要素の第２軸方向先端部分が、それぞれ前記第
２および第１端部プレートに対して実質的に封止
関係にある点まで延びており、前記通路装置が前
記第１および第２端部プレートの一方を通して延
びている、特許請求の範囲第１または２項に記載
のガスコンプレツサー。４前記第２の巻きつき要素と前記端部プレート
を固定位置に維持する装置が設けられ、前記駆動
装置が、前記第１の巻きつき要素と端部プレート
を、前記第２の巻きつき要素および端部プレート
に相対的に旋回経路に沿つて駆動し、前記通路装
置が前記第２端部プレートを通つて延びている、
特許請求の範囲第３項に記載のガスコンプレツサ
ー。５前記第１の巻きつき要素および端部プレート
と、前記第２の巻きつき要素および端部プレート
間に、一定の角度関係を維持する装置を備えた、
特許請求の範囲第４項に記載のガスコンプレツサ
ー。６前記コンプレツサーが密閉殻体内に配置さ
れ、作動ガスが前記殻体内へ、その内部が吸入圧
において導入されるようになつており、前記通路
装置が前記第２端部プレートを介して、前記殻体
の内部と連通する位置まで延びている、特許請求
の範囲第４項に記載のガスコンプレツサー。７前記コンプレツサーが密閉殻体内に配置さ
れ、前記作動ガスが前記殻体内へ、内部が吸入圧
において導入され、前記通路装置が前記端部プレ
ート装置を通り、前記殻体の内部と連通する位置
まで延びている、特許請求の範囲第１または２項
に記載のガスコンプレツサー。８前記端部プレート装置が、前記第１および第
２の巻きつき要素の第１および第２軸方向先端部
分に対して重なり、かつ実質的に封止関係を有す
る一般的に平坦な面を含み、前記バルブ装置が、
前記通路装置を通る流れを遮断する第１位置と、
前記流れを許容する第２位置の間を可動のバルブ
要素を含み、前記バルブ要素は前記第１位置にあ
る時は、前記端部プレート装置の一般的に平坦な
面に対して、実質的に同一平面内に存する一般的
に平坦な面を包含する、特許請求の範囲第１また
は２項に記載のガスコンプレツサー。９前記通路装置が、前記端部プレート装置を通
つて延びる円形孔を備え、前記バルブ要素が、前
記孔内で軸方向に可動の円筒部分を備えると共
に、一般的に平坦な面を画定する軸方向端部分を
備えている、特許請求の範囲第８項に記載のガス
コンプレツサー。１０前記通路装置が第１通路および第２通路か
らなり、前記第１通路は第１位置において前記端
部プレート装置を通して延びていて、少なくとも
前記協働後線により形成される時に、前記第１お
よび第２閉鎖移動容積と連通するようになつてお
り、前記第２通路は第２位置において前記端部プ
レート装置を通して延びていて、少なくとも、前
記所定位置へ向けて半径方向内方へ進行する時、
前記第１通路とはもはや連通しない時から、前記
第１および第２閉鎖移動容積と連通するようにな
つている、特許請求の範囲第２項に記載のガスコ
ンプレツサー。１１前記端部プレート装置が、前記第１の巻き
つき要素の第１軸方向先端部分に封止固定された
第１端部プレートと、前記第２の巻きつき要素の
第１軸方向先端部分に封止固定された第２端部プ
レートを備え、前記第１および第２の巻きつき要
素の第２軸方向先端部分が、それぞれ前記第２お
よび第１端部プレートに実質的に封止関係を有す
る点まで延びており、前記第１および第２通路
が、前記第２の巻きつき要素の隣接巻回部間に存
する前述第１および第２位置において、前記第２
端部プレートを通して延びており、前記第２通路
が前記第１通路より半径方向内方に配置されてい
る、特許請求の範囲第１０項に記載のガスコンプ
レツサー。１２前記第１および第２通路が、前記第２の巻
きつき要素の隣接巻回部間の距離に実質的に等し
い、半径方向寸法を有しており、前記第１の巻き
つき要素が前記第２の巻きつき要素に相対的に旋
回運動を受けた場合に、その側部に存する閉鎖移
動容積が、前記第１の巻きつき要素が通過する際
に前記第１および第２通路とそれぞれ連通される
ようになつている、特許請求の範囲第１１項に記
載のガスコンプレツサー。１３前記第１および第２通路がそれぞれ円形孔
からなつている、特許請求の範囲第１２項に記載
のガスコンプレツサー。１４前記第２通路が第２位置において前記端部
プレート装置を通して延び、前記閉鎖移動容積が
半径方向内方へ進行する際、前記第１閉鎖移動容
積がもはや連通しない状態になつてから、前記第
２閉鎖移動容積が連通状態に維持される、特許請
求の範囲第１０ないし１３項のいずれか一項に記
載のガスコンプレツサー。１５前記通路装置がさらに第３通路を備え、前
記第３通路は、前記第１閉鎖移動容積が、少なく
とも前記第２通路とはもはや連通しなくなつたと
きから、前記第２閉鎖容積がもはや前記第２通路
と連通しなくなるまで、前記第３通路と連通しな
くなる位置において、前記端部プレート装置を通
して延びていて、前記第１および第２移動容積
が、実質的に同一の圧縮特性を有している、特許
請求の範囲第１４項に記載のガスコンプレツサ
ー。１６前記第３通路が、前記第１の巻きつき要素
の肉厚に等しいか、それより小さい半径方向寸法
を有すると共に、前記第２の巻きつき要素の内側
のフランク面に隣接配置されて、前記第１の巻き
つき要素が通過する時に、前記第１閉鎖移動容積
が、前記第３通路との連通状態から離脱されるよ
うになつている、特許請求の範囲第１５項に記載
のガスコンプレツサー。１７前記通路装置が、第１位置において前記端
部プレート装置を通して延びて、少なくとも前記
協働後線により形成される時に、前記第１閉鎖移
動容積と連通する第１通路、第２位置において前
記端部プレート装置を通して延びて、少なくと
も、前記所定位置へ向けて半径方向内方へ進行す
る時、前記第１通路ともはや連通しなくなる時か
ら、前記閉鎖移動容積と連通する、特許請求の範
囲第１項に記載のガスコンプレツサー。１８前記バルブ装置が、吐出圧における作動ガ
スにより、前記通路装置を通る流れを遮断する位
置へ作動されて、前記コンプレツサーの始動時、
前記バルブ装置が前記吐出圧が所定値に到達する
まで、前記通路装置を通る流動を許容して、前記
コンプレツサーの始動に必要なトルクを減少させ
るようにした、特許請求の範囲第１または２項に
記載のガスコンプレツサー。１９圧力応答性バルブ装置が前記吐出ポート装
置の直ぐ下流側に配置されると共に、その上流側
の吐出ガス圧がそれより下流側の圧力に、少なく
とも等しくない限り、自体を通る流動を防止する
ように作動される、特許請求の範囲第１または２
項に記載のガスコンプレツサー。