JPH06288358A - 旋回運動型ロータリ圧縮機 - Google Patents

旋回運動型ロータリ圧縮機

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JPH06288358A
JPH06288358A JP4120030A JP12003092A JPH06288358A JP H06288358 A JPH06288358 A JP H06288358A JP 4120030 A JP4120030 A JP 4120030A JP 12003092 A JP12003092 A JP 12003092A JP H06288358 A JPH06288358 A JP H06288358A
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JP
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piston
cylinder
compressor
orbiting
wall
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JP4120030A
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Jr Hubert Richardson
リチャードソン ジュニア ヒューバート
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Tecumseh Products Co
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Publication date
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    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C29/0042Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
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    • F04C29/0057Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions for eccentric movement
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、旋回運動するシリンダ状ピストン
に軸方向及び半径方向の力を作用させ、シールを容易に
行うことができ、シリンダ状ピストンとシリンダハウジ
ング間の漏れを防ぐことを目的とする。 【構成】 旋回運動型ロータリー圧縮機(10)は、旋
回運動シリンダー状ピストンアセンブリ(28)、シー
ル部材、シリンダハウジング(26)、オルダムリング
アセンブリ(72)及びモーターから構成され、ピスト
ンは旋回運動を行う。羽根板(110,118,15
6,168)がシリンダーハウジングのスロット内をス
ライドし、スプリングにより旋回運動ピストン側に気密
を保つように片寄らされてシールが保たれる。軸方向及
び半径方向コンプライアンス機構(92)が適切なシー
ルを促進する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に冷凍圧縮機に
係わり、より詳細には旋回運動ピストン部材を有する圧
縮機に関し、旋回運動ピストン部材に軸方向及び半径方
向のコンプライアンス力を加え、該ピストン部材を圧縮
機のシリンダの壁方向に片よらせ適切なシールを達成す
ることが可能な圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】典型的なロータリ圧縮機は、回転ピスト
ン部材またはローラーとシリンダハウジングとを具備
し、ローラーの回転により冷媒流体を圧縮することを特
徴とする。ロータリ圧縮機は、他の圧縮機に比べ、高効
率、小型及び低価格という点が優れている。ロータリ圧
縮機の欠点は、ピストンとシリンダ壁の間隔の公差が厳
しいこと及びこのような厳しい公差の部品を作るにはコ
ストが高くなることである。
【0003】スクロール型圧縮機は、1つは静止し、他
方は旋回運動する、対向する2つのインボルーションを
用いて流体を圧縮する。スクロール型圧縮機のシール機
構は、スクロール部材の軸方向及び半径方向のコンプラ
イアンスのための構造を有している。ロータリ型圧縮機
に対するスクロール型圧縮機の優れた点は、スクロール
は回転しないため運動する部品間の摩擦が低減されるこ
とである。スクロール型圧縮機が特に劣る点は、スクロ
ールのエンドミリングに長い加工時間を要し、スクロー
ルラップ間で極めて厳しい公差が要求されることであ
る。これらの要求のため、スクロールの製造コストは非
常に高いものとなる。スクロール型圧縮機の一例は、本
発明の出願人に委譲され、引例として開示したUSP4
875838に見ることができる。
【0004】圧縮機の分野では、流体を圧縮するのに旋
回運動ピストン部材を用いることが知られている。これ
らの欠点は、旋回運動させるには複雑な機構を必要とす
ることである。従来の旋回運動ピストン圧縮機の1つに
は、回転を防止するために通常のオルダムリングアセン
ブリを用いることが知られているものの、シリンダハウ
ジング内で旋回運動ピストンの軸方向及び半径方向のコ
ンプライアンスを達成する手段はなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した欠
点を解決することを目的とし、旋回運動するシリンダ状
ピストンに軸方向及び半径方向の力を作用させ、シール
を容易に行うことができ、シリンダ状ピストンとシリン
ダハウジング間の漏れを防ぐことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機の作動
時に旋回運動ピストンが軸方向及び半径方向に分かれる
傾向を抑えるために軸方向コンプライアンス及び半径方
向コンプライアンスを作用させ、上記した従来の圧縮機
の欠点を解消する。シリンダ状ピストン部材を用いる
と、圧縮機の製造が容易になる。シリンダ状ピストンの
旋回運動により、圧縮機内での金属ー金属接触表面間の
摩擦を低減することができる。
【0007】本発明の圧縮機は、広く、シリンダとシリ
ンダ状ピストンから構成される。ピストンは、ピストン
と駆動機構の間に配置されたオルダムリングにより旋回
運動を行う。駆動に連結されたスウィングリンクアセン
ブリは、旋回運動ピストンを半径方向にシリンダに従わ
せる。ピストンとシリンダの間の軸方向コンプライアン
スは、圧縮機ハウジング内部の吸入及び排出圧領域によ
り達成される。
【0008】より詳細には、本発明の一形態として、シ
リンダ内で旋回運動する環状ピストンがある。旋回運動
板に取り付けられたこの旋回運動ピストンは、冷媒圧縮
用の付加的なポケットを形成する。
【0009】本発明の一側面として、シリンダハウジン
グ内の半径方向スロットの中にスライド可能な2つの羽
根板が設けられ、これにより圧縮室のシールを行い、吸
入及び排出圧部の分離を行うことである。
【0010】他の実施例においては、環状の旋回運動ピ
ストンを貫き、圧縮室を吸入及び排出圧部に分離する一
つのスライド可能な羽根板が設けられている。スライド
可能な羽根板は,シージングを防ぐため特定の半径を持
ったシリンダ壁の領域に対してスライドする。
【0011】他の実施例では、旋回運動ピストン部材
は、環状でなくソリッドであり、固定中心部を設けず、
シリンダ内部で旋回運動する。この構造では、単一の羽
根板により吸入部と排出部に分離された単一の圧縮室が
形成される。
【0012】本発明の利点は、シリンダ側壁に沿ったピ
ストンの半径方向コンプライアンスの容量にある。これ
は、シール性を高め、ポンプ比を改善する。
【0013】スクロール型圧縮機の更なる利点は、本発
明により旋回運動ピストンへのオーバーターニングモー
メントが最小となり、より安定な圧縮機が見込めること
である。
【0014】本発明の圧縮機の他の利点は、固定部材方
向への旋回運動部材の軸方向コンプライアンスが、圧縮
機の排出圧部と吸入圧部間の過度なリークなしに効果的
に達成されることである。
【0015】本発明の他の利点は、シンプルで信頼性が
ありしかも製造が容易な圧縮機を提供できることであ
る。
【0016】
【実施例】図1〜3に、ハウジング12を具備した気密
圧縮機10を示す。ハウジング12は、上蓋板14、中
央部16及び底部(不図示)から構成される。気密ハウ
ジング内には、電気モータ(不図示)が設けられ、これ
を動力としてクランクシャフト20を回転する。クラン
クシャフト20は通常の構造であり、油溜め(不図示)
から圧縮機機構24へ潤滑油を導くための軸方向油通路
22が設けられている。
【0017】圧縮機機構24は、ハウジング12内部に
設けられ、一般には、シリンダハウジングアセンブリ2
6、旋回運動ピストンアセンブリ28及び主ベアリング
フレーム部材30から構成される。図3に示されるよう
に、シリンダハウジングアセンブリ26は、端壁33を
有す上部材32を具備し、該端壁に一般的な円状中心シ
リンダ部材34と環状外周シリンダ部材36がネジ38
で固定されている。固定中心シリンダ部材34と環状固
定外周シリンダ部材36の間には、旋回運動ピストンア
センブリ28がはめ込まれる環状の圧縮空間40が設け
られている。固定中心シリンダ部材34には、凹みをつ
けた底面部42と旋回運動ピストンアセンブリ28の油
溜めとして機能するボイド44が形成されている。環状
固定外周シリンダ部材36は、圧縮室の壁となる内壁4
6を有す。固定シリンダハウジングアセンブリ26は複
数のネジ48により上蓋14に固定する。環状シール部
材50は、固定外周シリンダ部材36と主ベアリングフ
レーム部材30の上部表面51との間に配置され、排出
圧に対するシールを行う。
【0018】旋回運動ピストンアセンブリ28は、マウ
ント表面54と駆動表面56を有する一般的な平坦な旋
回運動板52を具備し、環状旋回運動ピストン部材58
は、内側壁60、外側壁62及び端面63を有してい
る。環状旋回運動部材58は、溶接、ろう付けあるいは
旋回運動板52に一体的に形成されて接続することも可
能であるが、図6に示すように複数のネジ66により旋
回運動板52のマウント表面54の環状溝64に固定さ
れている。軸方向の油通路68は、旋回運動板52を貫
いて延びており、これによりクランクシャフト20の軸
方向油通路22と固定中心シリンダ部材34のボイド4
4との間で油の流れが可能となる。半径方向の油通路
(不図示)は、旋回運動板52内でマウント表面54に
向かい、旋回運動ピストン部材58の外側に放射状に油
が流れるのを可能とする。旋回運動する環状ピストン5
8は、固定中心シリンダ部材34と固定外周シリンダ部
材36の間の空間40にはめ込まれる。旋回運動板52
は、固定外周シリンダ部材36の環状の開口よりも大き
く、固定外周シリンダ部材36の底面70上をスライド
する。環状シール71は、固定外周シリンダ部材36の
底面70と旋回運動板52との間にはめ込まれ、排出圧
部と吸入圧部の間のシールを保つ。
【0019】オルダムリング72は、旋回運動板52と
主ベアリングフレーム部材30の中間に位置する。オル
ダムリング72は、図5に示したように、2組のキー7
4、76を有する通常の構造のものである。上を向いた
キー74の組は、旋回運動板52の駆動表面56の溝7
8、80内にはめ込まれ、その中でスライドする。下を
向いたキー76の組は、主ベアリングフレーム部材30
の溝82内にはめ込まれ、その中をスライドする。オル
ダムリング72は、旋回運動ピストンアセンブリ28が
軸の廻りに回転するのを防いでいる。
【0020】図6は環状溝84を示しており、旋回運動
板52と、主ベアリングフレーム部材30のスラスト表
面との間でシールを行うために、ここに環状シール材8
6が配置される。旋回運動板52の駆動表面56にはハ
ブ90が形成され、クランクシャフト20に連結された
クランク機構92がその中に受けいられる。クランク機
構92は、シリンダ状ローラ94と偏芯クランクピン9
6とを具備した通常のスウィングーリンクアセンブリで
あり、ローラ94は、偏芯クランクピン96に偏芯して
軸支されている。ローラ94は、ハブ90内で回転する
ように、ハブ90内に圧入されたスリーブベアリング9
1により軸支されている。スリーブベアリング91は、
鋼で裏打ちされたブロンズ製のブッシュが好ましい。更
に、中空ロールピン95は、ローラ94の孔97に圧入
され、クランクシャフト20のポケット99まで延びて
いる。これにより、ローラ94のクランクピン96の廻
りの回転が防がれる。
【0021】この回転に対する制限は、主として組み立
て中に利用され、組立を容易にするためローラ94をあ
る位置範囲内に保持している。このクランク機構92の
下で、釣合い重98がクランクシャフト20に取り付け
られている。
【0022】旋回運動ピストン部材58を、固定中心シ
リンダ部材34と固定外周シリンダ部材36の内壁46
の間の空間に挿入し、旋回運動ピストン部材58が旋回
運動をすると、冷媒を圧縮する内部ポケット102及び
外部ポケット104が形成される。
【0023】図1に示されるように、固定中心シリンダ
34には、スプリング108の様なバイアス手段と内部
ポケット102を排出圧部112と吸入圧部114に分
離するための内側羽根板110とを受けいれる半径方向
のスロット106が設けられている。また、固定中心シ
リンダ部材34の上部には、内部排出口116が設けら
れている。内側羽根板110が旋回運動ピストン部材5
8に対しシールを行う場所の反対側に、外側羽根板11
8が設けられる。外側羽根板118は、固定外周シリン
ダ部材36の半径方向スロット120内に配置され、ス
プリング122により旋回運動ピストン部材58の方へ
押しつけられている。外側羽根板118は、外部ポケッ
ト104を排出圧部124と吸入圧部126に分離す
る。外部排出口128は、固定外周シリンダ部材36中
で外側羽根板118の隣に設けられる。
【0024】図2及び4に示されるように、内部及び外
部排出口116、128の上方に、排出バルブアセンブ
リ130が設けられている。このアセンブリ130は内
部排出通路134と内部排出口116の上の排出バルブ
132と、外部排出通路138と外部排出口128上の
外部排出バルブ136から構成される。バルブリテイナ
140、142は、2つの排出バルブ上の上部ハウジン
グ14と連結され、バルブ132、136のオーバーフ
レキシングを防いでいる。排出室144は排出バルブア
センブリ130の上に設けられ、冷媒が排出圧でバルブ
アセンブリ130から流出し圧縮機ハウジング12へ流
入できるようにしている。圧縮された冷媒は、ハウジン
グ12から排出チューブ146(図3)を通り冷凍シス
テム(不図示)のコンデンサへと排出される。上部ハウ
ジング14を介して、吸入取り入れ口148は外部ポケ
ット104に連結されている。環状旋回運動ピストン部
材58は複数の孔150を有し、それを介して冷媒は吸
入圧で内部ポケット114に流入することができる。
【0025】圧縮機の作動は、図1の実施例に示されて
いるように、圧縮機モータ(不図示)がクランクシャフ
ト20を回転して起こる。クランクシャフト20及びク
ランク機構92により、旋回運動板52は回転する。旋
回運動板52と主ベアリングフレーム材52の間のオル
ダムリング72は回転を抑制し、代わりに旋回運動板5
2を旋回運動させる。環状旋回運動ピストン部材58
は、固定中心シリンダ部材34と固定外周シリンダ部材
36の間の空間内で旋回運動することになる。
【0026】環状旋回運動ピストン部材58の旋回運動
によって、内側羽根板110と外側羽根板118は、半
径方向スロット106、120内で半径方向に動く。羽
根板は半径方向スロット106、120より短く、スプ
リング108、122により旋回運動ピストン側に片寄
らせているため、羽根板は旋回運動ピストン58に対し
てシールを行っている。軌道ピストン58が旋回運動す
ると、ピストン部材58、内側羽根板110及び外側羽
根板118が動いて、ポケットの体積が変化する。
【0027】冷媒は、先ず吸入口148を介して直接吸
引されて外部ポケット104に入る。内部ポケット11
4は、孔150を介して外部ポケット104と連通して
いるため、冷媒は内部ポケット114にも吸引される。
旋回運動ピストン58が旋回運動すると固定環状シリン
ダ壁46との接触点は、吸入口152を通過する。これ
により、少なくとも1つの実質的に閉鎖した室154が
できる。ピストン58は旋回運動を続けると、室154
は接触点の前方を移動し、旋回運動ピストン58、内壁
46、内部羽根及び外部羽根板110、118のジオメ
トリーにより決められるその大きさは減少する。圧縮さ
れた流体は、旋回運動ピストン58の両側上にある排出
バルブ132、136を介して排出される。排出圧の圧
縮流体は、排出室144、圧縮機ハウジング12を満た
し、排出チューブ146から排気される。圧縮機10と
ハウジング12は作動中実質上排出圧にあるよう設計さ
れる。
【0028】半径方向コンプライアンスは、クランク機
構92上のスウィングリンクアセンブリにより達成され
る。機構92は、旋回運動ピストン58を半径方向で固
定外周シリンダ部材36の内壁46にたいしシールする
ように押しつける。圧縮機作動中は、ピン95及びクラ
ンクピン96上のシリンダ状ローラ94は半径方向の外
側に投げられたようになり、それにより旋回運動ピスト
ン58を半径方向の外側に押しつける。
【0029】旋回運動ピストン58の軸方向コンプライ
アンスは、圧縮機の作動と共に起こる。駆動表面56の
排出圧及びマウント表面の吸入圧により旋回運動板52
は軸の上方向、上部材32方向の力を受ける。旋回運動
板52に取り付けられた環状旋回運動ピストン部材58
も、軸の上方向に力を受け、端面63が上部材32の端
壁33と気密的に係合される。旋回運動板52の後方の
排出圧により、端面63が端壁33と接する点で内部ポ
ケットと外部ポケット104との間がシールされる。外
部ポケット104は、環状シール71と86により、圧
縮機ハウジング12の排出圧と分離されている。
【0030】図8に示した他の実施例は、固定中心シリ
ンダ部材34と環状旋回運動ピストン部材58により分
離された固定外周シリンダ部材36とから構成される。
ピストン部材は、前記実施例と同じ機構で駆動される。
本実施例では、単一の羽根板156が環状旋回運動ピス
トン部材を貫いてスライド可能に配置され、環状旋回運
動ピストン部材58、固定中心シリンダ部材34及び固
定外周シリンダ部材36に対しシールを行っている。本
実施例では、環状旋回運動ピストン部材58が旋回運動
する間、単一羽根板156が環状旋回運動ピストン部材
58の中を前後にスライドする。
【0031】固定中心シリンダ部材34と固定外周シリ
ンダ部材との間の距離は一定ではない。単一羽根板15
6が固定外周シリンダ部材36に対しシールする領域1
58は異なる半径を有し、羽根板156が固定外周シリ
ンダ部材36に対して圧縮機作動中に前後に傾いて、シ
ージングを起こすのを防いでいる。特に、領域158は
固定中心シリンダ部材34と同じ半径を有している。従
って、シリンダ間の距離は、圧縮機のストロークと等し
い距離の間で一定となる。羽根板156の長さは、領域
158のところで2つのシリンダ部材34及び36間の
距離と等しい。
【0032】図9に示す他の実施例では、固定外周シリ
ンダ部材36とシリンダ状旋回運動ピストン160とか
ら構成され、シリンダ状旋回運動ピストン160は固定
外周シリンダ部材36内のシリンダ状のボイド162の
中に受け入れられている。排出口164と取り入れ口1
66は単一羽根板168により分離されている。単一羽
根板168は、半径方向スロット170内にスライド可
能に配置され、スプリング172により旋回運動ピスト
ン側に押しつけられている。ピストン部材160は、前
述の実施例と同様の機構により駆動される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧縮機の横断面図である。
【図2】本発明の圧縮機の部分断面平面図であり、特に
排出バルブアセンブリを示す図である。
【図3】本発明の圧縮機の部分縦断面図である。
【図4】圧縮機の排出バルブ部の部分拡大図である。
【図5】オルダムリングの側面図である。
【図6】固定シリンダハウジングの平面図である。
【図7】図1の圧縮機の部分縦断面図である。
【図8】1枚羽根板を特徴とする本発明の他の実施例を
示す断面図である。
【図9】単一の旋回運動ピストンを特徴とする本発明の
他の実施例を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
10 圧縮機、 33 端壁、 36 シリンダー、 46 側壁、 58 シリンダー状ピストン、 62 シリンダー状側壁、 63 端面、 70,72 駆動手段。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャンバーを構成する側壁(46)と端
    壁(33)を有するシリンダー(36)を具備した、冷
    媒流体圧縮用の圧縮機(10)において、前記チャンバ
    ー内に端面(63)とシリンダー状側壁(62)とを有
    するシリンダー状ピストン(58)と;前記ピストンを
    前記チャンバー内で旋回運動させるための駆動手段(7
    0、72)と;前記ピストンの前記端面を前記シリンダ
    の前記端壁に効率的に押しつけシールを形成するための
    軸方向コンプライアンス手段と;前記ピストンの前記側
    面を前記シリンダーの前記側壁に効率的に押しつけ、シ
    ールを形成するための半径方向コンプライアンス手段
    と、からなることを特徴とする圧縮機。
  2. 【請求項2】 前記駆動手段は、反対方向を向いた2組
    のタブを有すオルダムリング(72)を具備し、前記シ
    リンダー状ピストンの回転を防止したことを特徴とする
    請求項1記載の圧縮機。
  3. 【請求項3】 前記軸方向コンプライアンス手段は、実
    質的に排出圧にある前記ピストンの後方側(56)と連
    通した圧縮機部と、実質的に吸入圧にある前記ピストン
    の前方側(54)と連通した他方の圧縮機部を備え、前
    記端面を前記シリンダ壁の前記端壁に気密的に接触さ
    せ; 前記半径方向コンプライアンス手段は、前記ピス
    トン及び前記駆動手段に取り付けられたスウィングーリ
    ンク手段(92)を有し、これにより圧縮機作動中にシ
    ールを保つために前記ピストン壁を前記シリンダ側壁の
    方に押しつけることを特徴とする請求項1記載の圧縮
    機。
  4. 【請求項4】 前記圧縮機は、前記ピストン部材と前記
    シリンダとの間で吸入圧部と排出圧部間のシールを行う
    ための羽根板材(118、168)を少なくとも1つ具
    備していることを特徴とする請求項1記載の圧縮機。
  5. 【請求項5】 前記シリンダ状ピストンは,マウント表
    面(54)と駆動表面(56)を有する一般的な平坦で
    旋回運動する板(52)を有し、環状ピストン部材(5
    8)が前記マウント表面に前記端面を前記マウント表面
    から離れるように取り付けられ、前記駆動表面は前記駆
    動手段に連結されていることを特徴とする請求項1記載
    の圧縮機。
  6. 【請求項6】 前記圧縮機は、前記旋回運動ピストン部
    材と前記シリンダ側壁との間での吸入圧部と排出圧部間
    のシール及び前記旋回運動ピストン部材と固定中心シリ
    ンダ部材34間でのシールを行う羽根板(110、11
    8、156)を少なくとも1つ有し、前記シリンダ側壁
    に取り付けられていることを特徴とする請求項5記載の
    圧縮機。
  7. 【請求項7】 前記羽根板は、前記旋回運動ピストンを
    貫くスライド可能な単一の羽根板(156)であり、前
    記固定中心シリンダ部材と前記シリンダ側壁間でスライ
    ドし、しかも前記旋回運動ピストン部材を貫いてスライ
    ドすることを特徴とする請求項6記載の圧縮機。
  8. 【請求項8】 前記スライド可能な羽根板は、前記固定
    中心シリンダの半径と等しい半径を有する前記シリンダ
    側壁上の領域(158)上をスライドすることを特徴と
    する請求項7記載の圧縮機。
  9. 【請求項9】 前記圧縮機は、内側羽根板(110)と
    外側羽根板(118)を有し、該内側羽根板は前記旋回
    運動ピストンの半径方向の内側の壁と前記固定中心シリ
    ンダの間でシールを行い、前記外側羽根板は前記旋回運
    動ピストンの半径方向の外側の壁と前記シリンダ間でシ
    ールを行うことを特徴とする請求項6記載の圧縮機。
  10. 【請求項10】 前記固定中心シリンダは、前記内側羽
    根板と、前記固定中心シリンダ及び前記旋回運動ピスト
    ンに対し前記内側羽根板のシールを効果的に行うための
    バイアス手段(108)とを保持する半径方向のスロッ
    ト(106)を有することを特徴とする請求項9記載の
    圧縮機。
  11. 【請求項11】 前記シリンダは、前記外側羽根板と、
    前記シリンダ側壁及び前記旋回運動ピストンに対し外側
    羽根板を効果的にシールするためのバイアス手段(12
    2)とを保持する半径方向のスロット(120)を有す
    ることを特徴とする請求項9記載の圧縮機。
  12. 【請求項12】 前記旋回運動ピストンは、複数の孔
    (150)を有し、これを介し前記外側ポケットの流体
    が内側ポケットと連通し得ることを特徴とする請求項9
    記載の圧縮機。
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