JPH07504955A - 回転ねじ圧縮機及びスラスト軸受力補償を行う方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 回転ねじ圧縮機及びスラスト軸受力補償を行う方法関連出願に関する相互参照 本願は、１９９１年５月１５日付で出願され、現在は放棄されている米国特許出 願箱７００．２４３号の一部継続出願である。

本発明は回転ねじ圧縮機に関し、より詳しくは、圧縮機と該圧縮機のロータ軸受 に作用する軸線方向スラスト力に対する自動補償を行う方法とに関する。

従来技術の説明 回転ねじ圧縮機は、作動流体の入口及び出口を備えたハウジングと、ロータボア と、該ロータボア内で回転できるように軸受に取り付けられたロータ組立体とを 有する。このロータは、単一ロータ、或いは、相互に噛合ったランドと溝とを備 えた雄ねじロータ及び雌ねじロータで構成される。ロータの回転により、作動流 体が低圧入口側即ち吸込み側から取り入れられ、ランド及び溝により形成された チャンバ内で徐々に圧縮される。次いで、高圧流体が高圧出口から吐出される。

圧縮機の容量と圧縮比とも呼ばれる体積比とは、種々の形式の弁構造により制御 される。容量及び体積比の調整に使用される一つの形式の弁構造は滑り弁と呼ば れている。滑り弁を使用する場合には、圧縮機ハウジングに滑り弁受入れ凹部が 設けられ、該滑り弁受入れ凹部がロータボアを低圧側入口と流体連通させる。

滑り弁は、この凹部を開閉するように取り付けられ且つ作動し、これにより、い くらかの圧縮流体をバイパスさせてこの入口に戻し、可変サイズのバイパス開口 を形成して、圧縮機の容量を制御する。

圧縮機の体積比は、流体がロータチャンバ内に閉じ込められている時間に依存す る。ロータが回転するにつれて、ロータチャンバが徐々に小さくなり、これによ りロータチャンバ内の流体の体積を減少させ且つその圧力を増大させる。従って 、流体がロータチャンバ内に閉じ込められた状態に維持される時間が長いほど、 その体積は小さくなる。流体がロータチャンバ内に閉じ込められる時間は滑り弁 を調整することにより調節でき、この保持時間を増減させることにより圧縮機の 体積比を増減させる。

圧縮機の低圧入口側と高圧出口側との間には、固有の圧力差ΔＰが存在する。

この圧力差ΔＰはロータの端面に作用して、ロータを低圧入口側に向けて移動さ せようとする軸線方向のスラスト力を発生する。これらの軸線方向のスラスト力 は軸受が吸収しなければならず、また、このような軸線方向のスラスト力は、通 常の多くの作動パラメータの下で軸受に過大負荷をかける極めて高い軸線方向軸 線受荷重を発生する。しかしながら、他の作動パラメータの下では、軸線方向の スラスト力は殆ど発生しないか全く発生することがなく、従って、軸受は実質的 にアンダロードである。

軸線方向の大きな軸受荷重は、スラスト軸受に大きな摩擦及び高い作動温度を発 生させ、このためスラスト軸受の作動寿命を大幅に短縮することが長い間知られ ている。例えば、１００００ポンド（約４５００ｋｇ）の面間軸受荷重を受ける と、軸受の寿命は２０００時間以下即ち３か月以下になるであろう。これらの軸 受の交換は、軸受コスト、労働コスト及び圧縮機の休止時間の点で極めて高価で ある。ころ軸受（ローラベアリング）及び玉軸受（ポールベアリング）の両軸受 の満足できる性能を保証するには、軸受要素及び保持器（ケージ）の慣性力と潤 滑油の摩擦とによって軸受要素とこれらの軌道（レースウェイ）との間に有害な 滑り運動が起こる圧縮機の場合のようにこれらの軸受が高速で回転するならば、 特にこれらの軸受が、常時、所定の最小荷重を受けなくてはならないということ が知られている。従って、最小荷重がないこと及び高い軸線方向軸受荷重が存在 することの両要件が軸受寿命を損い且つ著しく短縮する。

圧縮機の短い軸受稼働寿命の問題は数十部に亘って認識されており、この問題を 解決するための多くの解決策が提案されている。従来技術は、軸線方向の大きな スラスト力には、逆方向に作用する釣合い力を対向させるべきことを教示してい る。これを達成するため、シーベイ（Ｌ、　Ｂ、　５ｃｈｉｂｂｙｅ）の１９６ ４年１２月１５日付で発行された米国特許第３．１６１．３４９号は、圧縮機に より駆動されるポンプにより供給された圧縮機加圧潤滑油源に連結された隔室内 で、釣合いピストン（ｃｏｕｎｔｅｒｂａｌａｎｃ［ｎｇ　ｐｉｓｔｏｎ）をロ ータに取り付けるべきことを教示しティる。潤滑油圧力は、関数で、圧縮機の吐 出圧力を反映しており、従って、圧縮機の圧力差ΔＰの関数である釣合い力を発 生する。この釣合いピストンは、軸線方向のスラスト力に対向する力を軸受に与 える。しかしながら、第４図に示すように、吐出圧力に関連して力を発生させる と、図示のθ〜１００ｐｓｉａ　（約θ〜７　ｋｇ／ｃｍ”・絶対圧力）の吸込 み圧力範囲により示すように、圧縮機の出力能力に亘って一定である力ＷＤＰＴ を発生する。

冷凍機及び空調機用圧縮機には、前述のように、圧縮機の能力を最大レベルと最 小レベルとの間で変化させるための成る形式の弁構造が設けられている。圧縮機 の容量が変化すると、ロータに作用する軸線方向のスラスト力も変化する。最小 容量における軸線方向の軸受荷重は、最大容量における軸線方向の軸受荷重の約 １７２である。前述のように、故障を防止するには軸受には常に最小荷重を作用 させなくてはならないため、２つの設計パラメータ間には常にジレンマが存在す る。長い軸受寿命のために、第１には、釣合いピストンを（面積的に）できる限 り大きいサイズにして、最大容量においてできる限り大きい軸線方向のスラスト 力を相殺しなければならない。長い軸受寿命のために、第２には、最小容量での 軸線方向のスラスト力に対する過剰釣合い（オーババランシング）を防止するた めに釣合いピストンを充分小さいサイズにして、軸受を過小負荷にすることを防 止しなければならない。従って、釣合いピストンのサイズを第２パラメータに合 わせると、最大容量で充分な釣合い力が得られず、軸受寿命は短くなる。また、 釣合いピストンのサイズを第１パラメータに合わせると、成る最小容量状態で軸 受が過小負荷になり、必要な最小軸受荷重が維持されないため軸受寿命は短くな る。

このジレンマが第４図に示されている。プロットＦＷ１０ＣＢ　（釣合い力をか けない力）は、作動中に、力が、最大容量においては、一定のΔＰ　１００ｐｓ ｉ（約７　ｋｇ／ｃが）で、約３９２０ポンド（約１７８０ｋｇ）から９８００ ボンド（約４４５０ｋｇ）まで変化することを示している。釣合い力のための吐 出圧力を参照すると、釣合い力に利用できる力ＷＤＰＴは、ΔＰが一定である限 りどのような吸込み圧力であっても、特定サイズのロータについての一般的サイ ズの釣合いピストンに対して約１３３５ポンド（約６０６ｋｇ）である。従って 、最大容量且つ１０ｐｓｉ（約０．７　ｋｇ／ｃ＋＋＋りの吸込み圧力（ＷＲＩ ）で釣合いに利用できる軸線方向の正味の力は、４４００−１３３５＝３０６５ ボンド（約１３９０ｋｇ）となる。

この力から生じる軸受荷重は許容できる軸受寿命をもたらす。しかしながら、圧 縮機が最小容量（第５図）のときには、釣合いなしの軸線方向の力は第５図にＷ ＲＩで示すようになり、正味軸受荷重ＦＤＰＴ−１は、２２００−１３３５＝８ ９５ポンド（約４０６ｋｇ）となる。この荷重は、軸受製造業者の推奨最小荷重 ２０００ボンド（約９００ｋｇ）よりはるかに小さく、許容できない軸受寿命を もたらす。再び最大容量（第４図）を参照すると、９０ｐｓｉ（約６．３　ｋｇ ／ｃｏ＋”）の吸込み圧力（ＷＲ２）では、軸線方向の正味の力ＦＤＰＴ−２は 、９１００−１３３５＝７７６５ポンド（約３５２２ｋｇ）となる。これは、軸 受荷重を非常に大きくし且つ軸受寿命を１年以下にすることになる。圧縮機が最 小容量（第５図）で９０　ｐｓｉａ　（６，３ｋｇ／ｃｍ”−絶対圧力、ＷＲ２ ）のときには、軸線方向の正味の力ＦＤＰＴ−２は、第５図から、４５５０−１ ３３５＝３２１５ポンド（約＋４５８ｋｇ）となる。これは許容できる最小軸受 荷重である。下記の表１には、従来技術の設計による圧縮機の関連作動パラメー タのΔＰ＝ｌＯＯｐｓｉ　（約７ｋｇ／ｃ１１つにおける一般的な値が列挙され 圧縮機の吐出圧力は、釣合いピストンに圧力を加えるべく検出及び使用される。

これらの一般的な値は、特定サイズの標準圧縮機、釣合いピストン及び軸受構造 に対するものである。

吐出圧力　１０　１０　９０　９０ 圧縮機容量　最小　最大　最小　最大 軸線方向の力（ＦＷｌｏＣＢ）　２２００　４４００　４５５０　９１００釣合 い力（ＷＤＦｒ）　ｌ　３３５　１３３５　１３３５　１３３５正味軸受荷重　 ８９５　３０６５　３２１５　７７６５（ＦＷｌｏＣＲ−ＷＤＰＴ） これらの問題の悪影響を軽減するため、従来技術により多くの構造が提案されて いる。１９６８年６月１８日付で発行されたオロフッソン（Ｏｌｏｆｓｓｏｎ） 等の米国特許第３．３８８．８５４号は、スラスト軸受に作用するばね３５を用 いている。このばねは、スラスト釣合いピストンにより加えられる軸線方向の力 とは逆方向の軸方向スラストをロータに加えて、軸線方向のスラストをより均一 に分散させる。

！９７４年５月２１日付で発行されたムーデイ、ジュニア（Ｍｏｏｄｙ、　Ｊｒ 、）等の米国特許第３，８１１，８０５号は、スラスト釣合いピストン（ｔｈｒ ｕｓｔ　ｂａｌａｎｃｅ　ｐｉｓｔｏｎ）が、軸線方向のスラスト力を過大補償 する釣合い力を加えることができることを認めている。ムーディ、ジュニア等は 、雌形及び雌形の両ねじの端面と／１ウジングの固定スラスト面との間に流体力 学的流体軸受を設けることによりこの悪影響を解消できることを述べている。こ れらの２つの部品の間には油膜が維持されるけれども、軸受の過大負荷及び過小 負荷の問題を完全に解決することはできない。

１９７９年１２月２５日付で発行されたウェブ（Ｗｅｂｂ）の米国特許第４．１ ８０．０８９号も、スラスト釣合いピストンを圧縮機の吐出圧力に相互関連させ ている。ウェブは、圧縮機のどのような吐出圧力であっても、スラスト釣合いピ ストンに加えられる圧力を低下させる弁構造を高圧潤滑油ラインに使用してこの 圧力を約２０ｐｓｉ（約１．４　ｋｇ／ｃ＋ｎつより小さくしている。しかしな がら、過大負荷及び過小負荷の基本的な問題は解決されていない。

１９８５年１２月２４日付発行のシビー（Ｓｃｈｉｂｂｙｅ）等の米国再発行特 許第３２、０５５号は、高圧潤滑油を雌形ロータの低圧端でスラスト釣合いピス トンに供給すべきこと、雌形及び雌形ロータの両方の高圧端に中間の潤滑油圧力 を加えるべきこと、雌形ロータの高圧端から、該雌形ロータの低圧端における雌 形ロータ釣合いピストンに通じる軸線方向の連結通路を設けて両端で中間の圧力 を維持することを開示している。かくして、雌形ロータの低圧端は高いスラスト 釣合い圧力であり且つ雌形ロータの低圧端は低い平均スラスト釣合い圧力であり 、軸受の稼１９９０年ＩＯ月２３日付で発行されたスコツト（Ｓｃｏｔｔ）の米 国特許第４、９６４．７９０号は、従来技術では、「ピストンに作用する釣合い 圧力は、回転圧縮機の出口圧力以外の種々の作動パラメータには応答しない」と 述べている。このスコツトは入力即ち、圧縮機の人口及び出口におけるガス圧力 に関する検出パラメータに応答して正味釣合い力を計算するマイクロプロセッサ 制御を用いた複雑な装置を開示し、且つマイクロプロセッサ信号に応答してオイ ルポンプの可変弁を調整して、釣合いピストンに加えられるスラスト釣合い油圧 の大きさを制御している。

従来技術の全てのスラスト釣合い装置は、構造及び機能が著しく複雑で、従って 製造及び保守に費用がかかり、或いは、第４図及び第５図のプロットＷＲ１及び ＷＲ２で示すような圧縮機の最大作動と最小作動との間の範囲に存在する全吸込 み圧力範囲に亘って、軸線方向の軸受荷重と相互関連する釣合い力を供給しない ものである。

従って、簡単な、信頼性のある、低コストのスラスト軸受力補償装置を有する圧 縮機及びロータの軸線方向の力に関連した釣合い力を発生させるような上記装置 の作動方法がめられる。

力を抽出し、圧縮機の吸込み圧力の関数として変化する中間圧力を得て、軸受に 作用する軸線方向の可変スラスト力のプロットにほぼ平行な力を発生する釣合い ピストンに圧力を加える。また、中間圧力を最小容量における吸込み圧力と等し くして釣合い力を小さくし且つ適当な最小軸受荷重を維持する。

本発明による回転圧縮機は、ボアと、軸受手段と、低圧入口を備えた低圧端と、 高圧出口を備えた高圧端とを備えた！＼ウジングを有している。ボア内には、軸 受手段によりロータ手段が回転可能に取り付けられており、該ロータ手段は、／ ％ウジングの高圧端での高圧により引き起された軸線方向のスラスト力を受ける 高圧端面を備えている。ロータには複数の圧縮チャンバ手段が設けられており、 該圧縮チャンバ手段は、体積が連続的に徐々に減少して、入口での低圧に等しい 低圧と、出口での高圧に等しい高圧と、これらの高圧と低圧との間の一連の中間 圧力を発生させる。作動中に高圧端でロータの端面に現れる軸線方向のスラスト 力に対向して釣合い力をロータに加えるために、圧力付与手段が設けられている 。

圧力付与手段と中間圧力ポートとの間を等圧連通状態に連結する導管手段が設け られて、これによって圧力付与手段が釣合い力をロータに加え、この釣合い力は 、等式 ％式％） により圧縮機の出力範囲にわたって決定される中間圧力に従って、大きさが変化 する。

より詳しくは、圧縮チャンバはロータの相互に噛み合う螺旋溝及びランドにより 形成さね一各螺旋溝はロータの端面に開口する開放端を有する。圧縮機の低圧端 及び高圧端は、それぞれ、吸込み端ケーシング及び高圧端ケーシングにより包囲 されている。導管手段は高圧端ケーシングに設けられた中間圧力ポートを有し、 該中間圧力ポートは、中間圧力である螺旋溝の開放端と等しい圧力の連通状態で 連結されている。

本発明の他の実施例では、導管手段は、ロータハウジングの外周部に配置され且 つ中間圧力である圧縮チャンバの１つと等しい圧力で連通ずる中間圧力ボート手 段を有している。

本発明は、圧縮機容量の制御用の容量制御手段及び圧縮機の体積比を制御用の体 積制御手段を備えたあらゆる形式の圧縮機に使用できる。より詳しくは、本発明 は、容量及び体積比の制御に滑り弁を用いる圧縮機に使用するのに適している。

容量及び流体がロータチャンバ内に留まる時間の長さを制御して体積比を制御す るために、吸込み側にバイパスして戻される流体の量を調整するように滑り弁を 使用することは、必要な軸線方向荷重をロータ軸受に常時維持するために圧縮機 の全出力範囲に亘って大きさが変化する釣合い力を、圧力付与手段によりロータ に加えるために一連の中間圧力を発生させる本発明との完全な適合性を有する。

本発明に従って構成された形式の回転ねじ圧縮機を作動する方法は、中間圧力の チャンバ手段内に通じる中間圧力ポート手段を設け、通常の作動出力範囲を形成 し且つ可変レベルの中間圧力を発生させるように前記圧縮機手段を回転させ、中 間圧力ポート圧力付与手段とを等圧連通状態で連結し、可変レベルの中間圧力を 圧力付与手段に発生させ且つロータ端面に作用する軸線方向の可変スラスト力と 等しい釣合い力をロータ手段に加え、これにより、最小軸受荷重条件及び最大軸 受荷重要件の両方を満たす実質的に一定の大きさの軸受荷重を発生させるステッ プからなる。

次の表２は、表１に使用したものと同じ作動パラメータを列挙し、表１に列挙し た一般的な値と比較するため、表１の圧縮機と同サイズの圧縮機に本発明を使用 したときに得られる新しい値を示すものである。

表−１ 吐出圧力　１０　１０　９０　９０ 圧縮機容量　最小　最大　最小　最大 軸線方向の力（ＦｌｌｌｏＣＢ）２２００　４４００　４５５０　９１００釣合 い力（ＷＩＰＴ）　０　５００　０　５０００正味軸受荷重　２２００　３９０ ０　４５５０　４１００（ＦｉＶｌｏＣＲ−ＷＩＦＴ） 図面の簡単な説明 第１図は、本発明に従って構成された回転ねじ圧縮機の断面図である。

第２図は、第１図の２−２線に沿う断面図である。

第３図は、本発明の第２実施例を示す第１図の拡大部分図である。

第４図は、一般的サイズのロータ及び従来のサイズの釣合いピストンについての 、最大容量時の吐出圧力抽出、中間圧力抽出又は圧力無抽出に対する吸込み圧力 の関数として、軸線方向の力をボンドで示すグラフである。

第５図は、一般的サイズのロータ及び従来のサイズの釣合いピストンについての 、最小容量時の吐出圧力抽出、中間圧力抽出又は無圧力抽出に対する吸込み圧力 の関数として、軸線方向の力をポンドで示すグラフである。

第６図は、可動セレクタ手段を示す第２図と同様な断面図である。

第７図は、第１図の７−７線に沿う断面図であり、容量及び体積比制御滑り弁好 ましい実施例の簡単な説明 第１図を参照すると、典型的な回転ねじ圧縮機が参照番号ｌＯで示されている。

回転ねじ圧縮機工０は、交差ポア１４．１６を備えたロータハウジング１２と、 吸込み端ケーシング１９により包囲された低圧端１８と、高圧端ケーシング２１ により包囲された高圧端２０とを有している。ハウジングポア１４．１６内には 、雌形ロータ２２及び雌形ロータ２４が平行軸線２８．２９上で回転可能に取り 付けられている。雌形ロータ２２は軸３１を有し、該軸３１は、入口端軸受手段 ３３内に取り付けられた一端３２を備え且つ図示しないモータにより駆動される 。

軸３１の他端３４は出口端軸受手段３６により取り付けられている。同様に、雌 形ロータ２４は軸３７を有し、該軸３７は、入口端軸受手段３９内に取り付けら れた一端３８と、出口端軸受手段４２により回転可能に取り付けられた他端４１ とを備えている。

端ケーシング１９．２１の構造について以下に説明する。吸込み端ケーシング１ ９は内側部分４０を有し、該内側部分４０は開放端４８．４９を備えたポア４４ ．４６を有している。ポア４４内には雌形ロータの入口端軸受３３が取り付けら れており、ポア４６内には雌形ロータの入口端軸受３９が取り付けられている。

ポア４４．４６内には、バランスウェイト用シリンダスリーブ５１．５２が圧嵌 めされている。バランスウェイト用ピストン５３．５４がスリーブ５１．５２内 で往復運動できるように取り付けられており、バランスウェイトピストン５３． ５４は力伝達関係をなしてロータ軸３１．３７に連結されている。端キャップ５ ６．５８が開放端４８．４９を閉鎖し、圧力チャンバ６２．６３を形成している 。圧力入力通路６４が、吸込み端ケーシング１９を通ってチャンバ６３内へ設け られている。内部通路６５が、両チャンバ６２．６３を互いに開放連通状態で相 互連結している。

圧縮機の高圧端２０を参照すると、高圧端ケーシング２１は内側部分６６を有し 、該内側部分６６は、開放端６９．７１を備えたポア６７．６８と、ロータ２２ ．２４の高圧側端面７２に対して対面関係をなす周辺フランジ７０とを有する。

ポア６７内には雌形ロータの出口端軸受３６が取り付けられており、ポア６８内 には雌形ロータの出口端軸受４２が取り付けられている。端ケーシング２１の内 側部分６６には、端キャップ７３が取り付けられ開放端６９．７１を閉鎖してい る。端キャップ７３は、軸受３６．４２に対して開放対面関係をなす内部キャビ ティ７４．７６を有する。内部通路７８が、両キャビティ７４．７６を互いに開 放連通状態で相互連結している。出口通路７９が端キャップ７３を通ってキャビ ティ７４．７６と開放連通ずるように設けられている。出口通路７９はダクト９ ７を介して端ケーシング１９の吸込み圧ポート９Ｂに連結され、両キャビティ７ ４．７６を吸込み圧力に維持して両軸受３６．４２に作用する荷重の幾分かを低 減させる。

第１図及び第２図を参照すると、雌形ロータ２２には全体を参照番号８１で示す 複数の螺旋ランドが設けられ、雌形ロータ２４には全体を参照番号８２で示す同 数の螺旋溝が設けられている。螺旋ランド８１及び螺旋溝８２は互いに噛合って 複数の圧縮チャンバ８６．８７．８８．８９（第１図）を形成し、これらの圧縮 チャンバは、雌形ロータ及び雌形ロータが回転するにつれて既知の態様で連続的 且つ徐々に体積を減少し、高圧出力を得る。この出力調整は、圧縮機の容量及び 体積比を制御することにより行われる。滑り弁手段１００（第７図）をこの制御 を行うために設けることができる。第７図に示すように、滑り弁１００は、概略 的には、受動滑り弁１２０と能動滑り弁１４０とを備える。受動滑り弁１２０及 び能動滑り弁１４０と容量及び体積比を制御するための関連構成部品とについて 以下に説明する。

ハウジング１２は軸線方向に延びた滑り弁凹部１０１を有し、該滑り弁凹部１０ １は、周辺開口１０５を介して両ボア１４．１６と入口８４（第１図）との間で 流体連通している。吸込み端ケーシング１９は、第１の直径をもつ外側ポア１０ ２と、第１の直径より大きな第２の直径をもつ内側カウンタポア１０３とを有す る。外側ポア１０２の端部は、外側受動滑りチャンバ１０８を形成する端キャッ プ１０７により閉鎖されている。また、端キャップ１０７は第１ポート１０９を 有している。吸込み端ケーシング１９は更に、前述のように入口８４に開口した 吸込み圧ボートすなわち第２ポート９８を有している。

受動滑り弁１２０は、ポア１０２内に摺動可能に取り付けられたピストン部材１ ２１と、内側ボア１０３内に摺動可能に取り付けられた弁スプール１２２とを有 する。受動滑り弁１２０は、第１の内向き端１２３と、スプール１２２の外周部 １２４とを有し、該外周部１２４はロータ２２．２４に対してシール関係をなし ており且つ内側受動滑りチャンバ１２６を形成するようにボア１０２．１０３と 協働する。スプール１２２は、内側チャンバ１２６に面するスプール面１２５を 備えている。内側チャンバ１２６は、ダクト１２７ｊ介して、入口８４と開放流 体連通するように連結されており、従って、内側チャンバ１２６は、作動中、永 久的に吸込み圧力に維持される。

能動滑り弁１４０とこの関連構成部品とについて以下に説明する。高圧吐出端ケ ーシング２１は、ボルトによりハウジング１２に固定され且つ吐出ボア１４１を 備えており、該吐出ボア１４１は、内側端部１４２と外側端部１４３と、出口８ ５と、第３ボート１４４とを備えている。また、吐出端ケーシング２１には端キ ャップ１４６が設けられ、該端キャップ１４６は、包囲する関係で吐出ボア１４ １の外側端部１４３の開口にキャップねじ１４７により固定されている。吐出ボ ア１４１の内側端部１４２は開放し且つロータ２２．２４の端部に面しており、 ガスのような圧縮流体を吐出端ケーシングのボア１４１内に流入させ且つ出口８ ５を通して吐出できるようにしている。端キャップ１４６は、この中に配置され 且つ吐出ボア１４１内に面する開放端部１５１を備えたシリンダ１４９と、第４ のポート１５３を備えた閉鎖端部１５２とを有する。

能動滑り弁】４０は、受動滑り弁＋２０に対して近づく方向及び離れる方向に移 動できるように凹部１０１内に摺動可能に取り付けられている。能動滑り弁１４ ０は、第１の内向き端１２３に面する関係をなす第２内向き端１５６を備えた弁 スプール１５４を有し、第２の内向き端１５６は第１の内向き端１２３との間に 可変且つ閉鎖可能なギャップ１５５を形成し、また、能動滑り弁１４０は、ロー タ２２．２４とシール関係をなす外周部１５７を有している。内向き端１２３と １５６との間には、ばね１５８を取り付けてもよい。作動中、両内向き端１２３ ．１５６は、互いにシール関係をなして一体に維持されるがあるいは、互いに近 づく方向及び離れる方向に移動して両者の間に可変ギヤツブ１５５を形成し、該 ギャップ１５５は開口＋０５を介して、ボア１４．１６を入口８４と流体連通し た状態に置く。スプール１５４の外側端部は吐出側端面１５９を有し、該吐出側 端面１５９は、吐出ボア１４１と開放対面連通しており且つ能動滑り弁１４０が 往復運動すると出口ケーシング２１の縁部１６１に近づく方向に或いは離れる方 向に移動する。従って、面１５９を形成する能動滑り弁１４０の端部は、作動中 に吐出圧力に永久的にさらされる。

能動滑り弁１４０には、シリンダ１４９内に往復運動できるように取り付けられ たピストン１６２の形態をなす能動滑り弁釣合い手段が、ピストンロッド１６３ を介して連結されている。ピストンロッド１６３は、能動弁スプール１５４及び ピストン１６２と一体に形成されるのが好ましい。ピストン１６２及びシリンダ １４９は能動滑り弁チャンバ１６４を形成する。

第７図に示すように、ピストンロッド１６２は、下向きのギアラック１６６を有 している。ビニオン駆動軸１６８にはビニオンギア１６７が固定されており、該 ビニオンギア１６７はギアラック１６６と噛み合っている。軸１６８には、駆動 関係をなすギアトレーンを介して、可逆回転モータ１６９が連結されている。

モータ１６９は、能動滑り弁１４０を往復運動させるために作動される。

上記複数の圧縮チャンバ８６．８７．８８．８９は、作動中の任意の時点で低圧 入口８４の圧力に等しい低圧、高圧出口８５の圧力に等しい高圧、及びこれらの 高圧と低圧との間の一連の中間圧力にある。例えば、圧縮チャンバ８６は低圧、 チャンバ８７．８８は中間圧力、チャンバ８９は高圧にあるであろう。

第１図及び第２図を参照すると、端ケーシング２１の周辺フランジ７ｏには中間 圧力ポートすなわち抽出口９０が設けられており、該中間圧力ポ−）９０の圧力 の大きさは、吸込み圧力の関数として変化する。中間圧力ポート９ｏは、中間圧 力にある螺旋溝８８内に軸線方向に開口した取入れ部９２と、半径方向外方に延 びる排出部９３とを備えている。図示の取入れ部９２の位置は例示であり、開口 するタイミング及び持続時間を制御すべく、軸線方向又は周方向に移動させるこ ともできる。取入れ部９２は円形として示されているが、弧状スロット又はＶ形 セグメント等の任意の幾何学的形状にすることができる。第１図及び第２図に示 すように、中間圧力ポート９０は、端ケーシング２１の固定位置にある。第６図 に示すように、ポート９０は、可動セレクタ手段９４に設は且つ該セレクタ手段 を移動させるための作動機構を設けて、中間圧力ポートの特定位置を変化させて 、圧縮機内で利用可能な一連の中間圧力内の中間圧力レベルのうちの一つのレベ ルを選択することができる。導管手段９６がポート９ｏを、釣合いチャンバ６２ ．６３内に通じる通路６４と等しい圧力で連通ずるように、連結している。

次に、容量及び吐出圧力を調整するための滑り弁１００の作動について説明し、 その後、中間圧力ポート９０の機能について説明する。

前述のように、内側受動滑り弁のスプール面１２５は、内側チャンバ１２６に連 結されたポート１２７を介して、吸込み圧力に永久的にさらされている。能動滑 り弁１４０の端面１５９は吐出ボア１４１に面しており、従って、該吐出ボア１ ４１内に存在する吐出圧力に永久的にさらされている。体積比の調整に関しては 、能動滑り弁１４０の端面１５９が吐出縁部１６１に向かって左方に移動される と、ガスはロータの溝チャンバ内に長時間閉じ込められ、ガスの圧力が増大する につれてガスの体積は減少する。能動滑り弁１４０の左へのこの移動方向により 、体積比が増大する。逆に、能動滑り弁の端面１５９が吐出縁部１６１から離れ て右方に移動されると、ガスはより短かい時間閉じ込められた状態に維持される 。吐出時のガス圧力は低いため、ガスの体積は前記の場合はど減少しない。能動 滑り弁１４０のこの移動方向により、体積比が減少する。

実際に、圧縮機を全負荷で作動すると、図示しない圧縮機制御装置が、外側受動 滑り弁チャンバ１０８と外側能動滑り弁チャンバ１６４とをポート１０９．１５ ３を介して吐出圧力に連結し、この吐出圧力が、内向き端１２３．１５６を当接 させ密封係合させる。受動滑り弁１２０及び能動滑り弁１４０は吐出圧力により 一体に維持され、ｌユニットとして移動することになる。能動滑り弁１４０の位 置がモータ１６９により調整されるとき、受動滑り弁１２０は自動的に従動する 。端面１５９が吐出縁部に近づく方に或いは吐出縁部から離れる方に移動すると 、体積比が調整、すなわち体積比が増減される、しかし圧縮機の容量は変化しな い。

次に、圧縮機の容量について説明する。前述のように、端面１２３．１５６が互 いに離れる方向に移動して、これらの間にギャップ１５５が形成されると、圧縮 機のロータチャンバ内に閉じ込められたガスのいくらがが逃げ、且つ開口１０５ を介して入口８４に再循環して戻され、容量を減少させる。両端面１２３．１５ ６間のギャップを増減させることにより、容量を増減させることができる。

例えば、圧縮機が部分負荷で作動する場合には、制御装置が、受動滑り弁の外側 チャンバ１０８と能動滑り弁の外側チャンバ１６４とを吸込み圧力に連結する。

従って、受動滑り弁１２０及び能動滑り弁１４０はもはや一体に押し付けられる ことがなく、モータ１６９による能動滑り弁の位置の積極的調整を行っても、受 動滑り弁１２０は従動しない。この作動モードでは、内向き端１２３と１５６と の間に可変ギャップ１５５を形成する分離が生じ、このギャップによって多量或 いは少量のガスを入口８４に再循環して戻し、容量を制御できる。実際の作動で は、容量及び体積比の両制御を同時に行って、圧縮機の作動条件を調整ことがで きる。

次に、吐出ボート９０の作動について説明する。圧縮機の運転中、吐出ポート９ ０は、チャンバ８７．８８内に存在する中間圧力の１つと開放流体連通しており この中間圧力の大きさは、吸込み圧力の大きさに基づいて変化する。吐出ボート ９０は、常時、一連の中間圧力の１つであり、決して吐出圧力に連結されない、 すなわち吐出圧力とは無関係である。この変化する中間圧力は、ダクト９６を介 して釣合いピストン５３．５４に付与される。

第４図及び第５図に示すように、釣合いピストン５３．５４への付与に利用でき る、ボンドで示す軸線方向の力は、ｐｓｉａで示す吸込み圧力に関連して変化す る。

第４図は最大容量でのプロットを示し、第５図は最小容量でのプロットを示す。

冷凍装置及び空調装置における一般的な作動条件は、０〜１００ｐｓｉａ　（約 ０〜７ｋｇ／ｃｍ’−絶対圧力）の吸込み圧力範囲及びｌ　ＯＯ〜２５０ｐｓｉ （約７〜１８　ｋｇ／ｃｍ”）のΔＰを生じる。通常の作動範囲すなわち出力範 囲は、第４図及び第５図に破線ＷＲＩ、ＷＲ２で示すように、１０ｐｓｔａ　（ 約０．７　ｋｇ／ｃが・絶対圧力）と９０ｐｓｉａ（約６．３　ｋｇ／ａｍ”・ 絶対圧力）との間である。説明のため、プロットＷＤＰＴ（吐出圧力タップの使 用時）、プロットＷＩＰＴ（中間圧力タップの使用時）、及びプロットＦＷ１０ ＣＲ（釣合いを全く使用しない力）は、ΔＰ＝１００ｐｓｉ　（約７　ｋｇ／ａ ｎりに基づいている。しかしながら、本発明者は、１５０ｐｓｉ（約１１ｋｇ／ ｃｍ”　）　、２００ｐｓｉ（約１４ｋｇ／ｃｍり及び２５０　ｐｓｉ（１８ｋ ｇ／ＣＨＩりについても同様であることを確認している。第４図及び第５図に示 すように、吸込み圧力の増大につれて軸線方向のスラスト力は可変であり増大す る。

前述のように、基本的要件は、圧縮機の全出力範囲に亘り圧縮機の負荷曲線に対 して平行に変化する、軸線方向のスラスト釣合いに利用できる力を作り、且つ軸 受の寿命を長くすることである。第４図に示すように、中間圧力ボートによって 、軸受寿命の見地から許容できるような、圧縮機の低い吸込み圧力ＷＲＩで生じ る最大容量での正味軸受荷重ＦＩ　ＰＴ−１及び高い吸込み圧力ＷＲ２で生じる 最大容量での正味軸受荷重ＦＩＰＴ−２が発生する。第５図に示すように、通常 は、ある中間圧力にあるポート９０での圧力は、滑り弁１６０の作動により、圧 縮機の最小容量での吸込み圧力まで低下され、この吸込み圧力により、本質的に ゼロの許容可能な低い釣合い力ＦＩ　ＰＴ−１が生じ、この釣合い力は、従来技 術に教示されているように、吐出圧ツノが釣合いに使用されるときに存在する力 ＦＤＰＴ−１よりかなり低い。従来技術において教示されているような吐出圧力 に関連する、或いは、本発明の教示のような中間圧力に関連する、釣合い力の使 用により得られ、圧縮機の最小容量及び最大容量での低い吸込み圧力及び高い吸 込み圧力時に存在する正味軸受荷重が、前掲の表１及び表２に要約されている。

表１及び表２は、従来技術の教示のような吐出圧力に関連して釣合い力付与を行 う場合の軸受荷重と、本発明の教示のように可変中間圧力に関連して釣合い力付 与を行う場合の軸受荷重とを比較できる。表２に示すように、中間圧力ポート９ ０を使用する本発明の改善された装置によれば、許容できる最大軸受荷重及び許 容できる最小軸受荷重の両方を得ること及び維持することができる。

例えば表１に示すように、吸込み圧力に関連する中間圧力ポートを使用しないで 圧縮機が最小容量で作動すると、１０ポンド（約４．５ｋｇ）の吸込み圧力での 正味軸受荷重は８９５ポンド（約ｉ６ｋｇ）に過ぎず、これは、軸受製造業者が 指定する推奨最小軸受荷重より小さい。表２を参照すると、本発明を使用すると 、正味軸受荷重（ｓｅｔ　ｂｅａｒｉｎｇ　１ｏａｄ）は２２００ポンド（約１ ００１００Ｏであり、これは許容できる最小軸受荷重である。

中間圧力ポートを使用しない場合の圧縮機の最大容量では、正味軸受荷重は、表 １に示すように７７６５ポンド（約３５２２ｋｇ）であり、これは許容できない ほど高いものである。中間圧力ポートを使用すれば、表２に示すように、この高 い軸受荷重が４１００ボンド（約１８６０ｋｇ）まで低下さね、これにより軸受 寿命が大幅に増大される。

また、これらの改善された結果は、複雑で高価なマイクロプロセッサ装置及び減 衰圧力弁等を使用する必要がない、簡単で低コストのメインテナンスフリー構造 により達成される。

本発明により構成された圧縮機の作動方法は、中間圧力である圧縮機のチャンバ ８７．８８のうちの１つに中間圧力ポート９ｏを設け、ロータ手段を通常の作動 出力範囲（すなわち、低い吸込み圧力から高い吸込み圧力の範囲）内で回転させ て、可変レベルの中間圧力を発生させ、中間圧力ポート９ｏを圧力付与手段５３ ．５４と等圧力連通状態で連結して、前記可変レベルの中間圧力を前記圧力供給 釣合いピストン５３．５４に作用させ且つロータ２２．２４の端面７２に作用す る軸線方向の可変スラスト力に対応する釣合い力をロータ２２．２４に加えるこ とからなり、これにより、圧縮機がその全作動出力範囲に亘って作動する間に、 ロータの軸受が過大負荷又は過小負荷を受けないようにする。作動中、滑り弁１ ００を作動させることにより、例示のような最大容量及び最小容量が得られる。

第３図の実施例では、中間圧力ポ−１−９０Ａの位置が、高圧端ケーシング２１ からハウジング１２に移動されている。また、図示のように複数の中間圧力ポー ト９０Ａ、９０Ｂを設けることも本発明の範囲内である。２つのポート９０Ａ。

９０Ｂを示したが、より多数のポートを設けることができる。ポート９０Ａ。

９０Ｂは、弁９９Ａ、９９Ｂの形態のセレクタ手段により制御される。作業者は 、弁９９Ａ、９９Ｂのうちの一方を開くことにより、作動に必要な正確な中間圧 力レベルを選択できる。この第２実施例の圧縮機の他の全ての構成部品は、第１ 実施例の構成部品と同様にして構成及び配置される。従って、第２実施例の圧縮 機の構造についてこれ以上の説明は行わない。第２実施例の圧縮機の作動方法は 、第１実施例の圧縮機に関連して述べた作動方法と正確に同じである。ポート９ ０Ａ、９０Ｂの形状及び位置は例示である。ポート９０Ａ、９０Ｂの幾何学的動 させることができる。或いは、これらのポートは、第６図に示すセレクタ手段９ ４のような可動セレクタ手段に設けて、所望の中間圧力が得られるようにするこ ともできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転ねじ圧縮機（１０）において、ボア手段（１６）と、軸受手段（３９、 ４２）と、低圧入口（８４）を備えた低圧端（１８）と、高圧出口（８５）を備 えた高圧端（２０）とを有するロータハウジング（１２）と、 前記ボア手段（１６）内で前記軸受手段（３９、４２）により回転可能に取り付 けられたロータ手段（２４）とを有し、該ロータ手段（２４）が、前記高圧端で の高圧により引起される軸線方向の可変スラスト力を受ける高圧端面（７２）を 備え、 前記ロータ手段の圧縮チャンバ手段（８６〜８９）を有し、該圧縮チャンバ手段 （８６〜８９）は、回転中に、連続的に徐々に体積を減少して、前記低圧入口で の低圧に等しい低圧と、前記高圧出口での高圧に等しい高圧と、圧縮機の全出力 範囲に亘る前記高圧と低圧との間の一連の中間圧力を発生し、作動中に前記高圧 端で前記ロータ手段の端面に存在する前記軸線方向の可変スラスト力に対向する ように、釣合い力を、前記ロータ手段に付与するための圧力付与手段（５４）と 、 前記一連の中間圧力のうちの１つ（８８）の圧力にある前記圧縮チャンバ手段に 等圧力連通した中間圧力ポート手段（９０）と、前記一連の中間圧力のうちの１ つの圧力を前記圧力付与手段に供給し且つ圧縮機の前記出力範囲を通じて変化す る可変釣合い力を前記ロータ手段に付与すべく、前記圧力付与手段と前記中間圧 力ポート手段との間を等しい圧力で連通させる導管手段（９６）とを更に有する こと、を特徴とする回転ねじ圧縮機。 ２．前記圧縮機は、該圧縮機の前記出力範囲を調整するための容量及び体積比手 段（１００）を更に有していること、を特徴とする請求の範囲第１項に記載の回 転ねじ圧縮機。 ３．前記容量及び体積比手段は、前記ボア手段と前記低圧入口との間を流体バイ パスさせるための、前記ロータハウジングの滑り弁受入れ凹部（１０１）と、流 体を前記入口にバイパスして戻すための可変体積開口を形成し且つ最小から最大 までの圧縮機容量範囲を与えるべく、前記バイパスを閉鎖又は開放するように前 記凹部内に取り付けられた滑り弁（１００）と、圧縮機体積比範囲を与えるべく 、前記滑り弁を移動させるための滑り弁作動手段（１６９）とを備え、前記容量 及び体積比手段は、前記導管手段内に前記一連の中間圧力を発生させて、前記圧 縮機の全出力範囲に亘って必要な軸方向荷重を常時維持する可変釣合い力を前記 圧力付与手段によって前記ロータ手段に付与すること、を特徴とする請求の範囲 第２項に記載の回転ねじ圧縮機。 ４．回転ねじ圧縮機（１０）において、ボア手段（１６）と、軸受手段（３９、 ４２）と、低圧入口（８４）を備えた低圧端（１８）と、高圧出口（８５）を備 えた高圧端（２０）とを有するロータハウジング（１２）と、 前記ボア手段（１６）内で前記軸受手段（３９、４２）により回転可能に取り付 けられたロータ手段（２４）とを有し、該ロータ手段（２４）が、前記高圧端で の高圧により引起される軸線方向の可変スラスト力を受ける高圧端面（７２）を 備え、 前記ロータ手段の圧縮チャンバ手段（８６〜８９）を有し、該圧縮チャンバ手段 （８６〜８９）は、回転中に、連続的に徐々に体積を減少して、前記低圧入口で の低圧に等しい低圧と、前記高圧出口での高圧に等しい高圧と、圧縮機の全出力 範囲に亘る前記高圧と低圧との間の一連の中間圧力を発生し、作動中に前記高圧 端で前記ロータ手段の端面に存在する前記軸線方向の可変スラスト力に対向する ように、釣合い力を、前記ロータ手段に付与するための圧力付与手段（５４）と 、 前記一連の中間圧力のうちの１つの圧力にある前記圧縮チャンバ手段に等圧力連 通した中間圧力ポート手段（９０）と、前記一連の中間圧力のうちの１つの圧力 を前記圧力付与手段に供給し且つ圧縮機の前記出力範囲を通じて変化する可変釣 合い力を前記ロータ手段に付与すべく、前記圧力付与手段と前記中間圧力ポート 手段との間を等圧力連通させる導管手段（９６）とを更に有し、 前記中間圧力ポート手段（９６）は、前記一連の中間圧力内の異なる中間圧力レ ベルにある前記圧縮機チャンバ手段に等しい圧力の連通状態で連結できる複数の 中間圧力ポート（９０Ａ、９０Ｂ）を備え、前記中間圧力ポートの１つのみと前 記導管手段とを連結するためのセレクタ手段（９９Ａ、９９Ｂ）が設けられてい ること、を特徴とする回転ねじ圧縮機。 ５．回転ねじ圧縮機（１０）において、ボア手段（１６）と、軸受手段（３９、 ４２）と、低圧入口（８４）を備えた低圧端（１８）と、高圧出口（８５）を備 えた高圧端（２０）とを有するロータハウジング（１２）と、 前記ボア手段（１６）内で前記軸受手段（３９、４２）により回転可能に取り付 けられたロータ手段（２４）とを有し、該ロータ手段（２４）が、前記高圧端で の高圧により引起される軸線方向の可変スラスト力を受ける高圧端面（７２）を 備え、 前記ロータ手段の圧縮チャンバ手段（８６〜８９）を有し、該圧縮チャンバ手段 （８６〜８９）は、回転中に、連続的に徐々に体積を減少して、前記低圧入口で の低圧に等しい低圧と、前記高圧出口での高圧に等しい高圧と、圧縮機の全出力 範囲に亘る前記高圧と低圧との間の一連の中間圧力を発生し、作動中に前記高圧 端で前記ロータ手段の端面に存在する前記可変軸方向スラスト力に対向するよう に、釣合い力を、前記ロータ手段に付与するための圧力付与手段（５４）と、 前記一連の中間圧力のうちの１つの圧力にある前記圧縮チャンバ手段に等圧力連 通した中間圧力ポート手段（９０）と、前記一連の中間圧力のうちの１つの圧力 を前記圧力付与手段に供給し且つ圧縮機の前記出力範囲を通じて変化する可変釣 合い力を前記ロータ手段に付与すべく、前記圧力付与手段と前記中間圧力ポート 手段との間を等圧力連通させる導管手段（９６）とを更に有し、 前記中間圧力ポート手段は、可動セレクタ手段（９３）と、該可動セレクタ手段 に設けられた単一ポート（９２）と、前記中間圧力ポートの特定位置を変化させ て、前記一連の中間圧力内の１つの中間圧力を選択すべく前記セレクタ手段を移 動させる作動手段とを備えていること、を特徴とする回転ねじ圧縮機。 ６．前記圧縮機チャンバ手段は、前記ロータ手段の相耳に噛み合う螺旋溝（８２ ）及びランド（８１）により形成され且つ前記高圧、低圧及び一連の中間圧力に ある複数の圧縮チャンバを備え、前記各螺旋溝が前記ロータ端面に開口する開放 端を備え、 前記低圧端は吸込み端ケーシング（１９）により包囲され、前記高圧端は高圧端 ケーシング（２１）により包囲され、前記中間圧力ポート手段は前記高圧端ケー シング内に設けられ且つ前記中間圧力にある前記１つの螺旋溝の前記開放端に等 しい圧力で連通していること、を特徴とする請求の範囲第１項に記載の回転ねじ 圧縮機。 ７．前記高圧端ケーシングは、前記ロータの高圧端面に対して対面関係をなし且 つ前記螺旋溝の開放端上に置かれる周辺フランジ（７０）を備え、前記中間圧力 ポート手段は前記周辺フランジに設けられていること、を特徴とする請求の範囲 第６項に記載の回転ねじ圧縮機。 ８．前記中間圧力ポート手段は、前記螺旋溝内に軸線方向に開口した取入れ部（ ９２）及び前記フランジの半径方向外方に延びた排出部（９３）を備えているこ と、を特徴とする請求の範囲第７項に記載の回転ねじ圧縮機。 ９．前記中間圧力ポート手段は、前記ロータハウジングに設けられ且つ前記中間 圧力にある前記１つの圧縮チャンバに開口して等しい圧力で連通していること、 を特徴とする請求の範囲第１項に記載の回転ねじ圧縮機。 １０．回転ねじ圧縮機（１０）において、交差ボア（１４、１０）と、軸受手段 （３９、４２）と、低圧入口（８４）を備えた低圧端（１８）と、高圧出口（８ ５）を備えた高圧端（２０）とを有するロータハウジング（１２）と、 前記ボア内で前記軸受手段により平行軸線上で回転可能に取り付けられた雄形及 び雌形ロータ（２２、２４）とを有し、各ロータが、前記高圧端での高圧により 引起される軸線方向の可変スラスト力を受ける高圧端面（７２）を備え、前記ロ ータの螺旋溝（８２）及びランド（８１）が相互噛合いして複数の圧縮チャンバ （８６〜８９）を形成し、該圧縮チャンバ（８６〜８９）は、回転中に、連続的 に徐々に体積を減少して、前記低圧入口での低圧に等しい低圧と、前記高圧出口 での高圧に等しい高圧と、圧縮機の全出力範囲に亘る前記高圧と低圧との間の一 連の中間圧力を発生し、作動中に前記高圧端で前記ロータの端面に現れる前記軸 線方向スラスト力に対向するように、釣合い力を、前記ロータのうちの少なくと も一方のロータに付与するための圧力付与手段（５３、５４）と、前記一連の中 間圧力内の圧力にある前記圧縮チャンバの１つに等しい圧力で連通した中間圧力 ポート手段（９０）と、前記圧縮機の前記全出力範囲に亘って前記軸受手段に必 要な軸線方向の軸受荷重を維持すべく、吸込み圧力の関数として変化する釣合い 力を前記ロータに付与すべく、前記圧力付与手段と前記中間圧力ポート手段との 間を等しい圧力で連通させる導管手段（９６）とを更に有すること、を特徴とす る回転ねじ圧縮機。 １１．前記ボア手段と前記低圧入口との間を流体バイパスさせるための、前記ロ ータハウジングの滑り弁受入れ凹部（１０１）と、流体を前記入口にバイパスし て戻すための可変体積開口を形成し且つ最小から最大までの圧縮機容量範囲を与 えるべく、前記バイパスを閉鎖又は開放するように前記凹部内に取り付けられた 滑り弁（１００）と、圧縮機の体積比範囲を与えるべく、前記滑り弁を移動させ るための滑り弁作動手段（１６９）とを更に有し、前記滑り弁は、前記導管手段 内に前記一連の中間圧力を発生させて、前記圧縮機の全出力範囲に亘って必要な 軸線方向荷重を常時維持するための可変釣合い力を前記圧力付与手段によって前 記ロータ手段に付与すること、を特徴とする請求の範囲第１０項に記載の回転ね じ圧縮機。 １２．前記高圧端は高圧端ケーシング（１９）により包囲され、前足螺旋溝の各 々は、前記ロータの端面に開口した開放端を備え、前記中間圧力ポート手段は前 記高圧端ケーシングに設けられ且つ前記１つの中間圧力にある前記１つの螺旋溝 の前記開放端に等しい圧力で連通していること、を特徴とする請求の範囲第１０ 項に記載の回転ねじ圧縮機。 １３．前記高圧端ケーシングは、前記ロータの高圧端面に対して対面関係をなし 且つ前記螺旋溝の開放端上に置かれる周辺フランジ（７０）を備え、前記中間圧 力ポート手段は前記周辺フランジに設けられていること、を特徴とする請求の範 囲第１２項に記載の回転ねじ圧縮機。 １４．前記中間圧力ポート手段は、前記螺旋溝内に軸線方向に開口した取入れ部 （９２）及び前記フランジの半径方向外方に延びた排出部（９３）を備えている こと、を特徴とする請求の範囲第１３項に記載の回転ねじ圧縮機。 １５．回転ねじ圧縮機（１０）において、交差ボア（１４、１０）と、軸受手段 （３９、４２）と、低圧入口（８４）を備えた低圧端（１８）と、高圧出口（８ ５）を備えた高圧端（２０）とを有するロータハウジング（１２）と、 前記ボア内で前記軸受手段により平行軸線上で回転可能に取り付けられた雄形及 び雌形ロータ（２２、２４）とを有し、各ロータが、前記高圧端での高圧により 引起される軸線方向の可変スラスト力を受ける高圧端面（７２）を備え、前記ロ ータの螺旋溝（８２）及びランド（８１）が相互に噛み合って複数の圧縮チャン バ（８６〜８９）を形成し、該圧縮チャンバ（８６〜８９）は、回転中に、連続 的に徐々に体積を減少して、前記低圧人口での低圧に等しい低圧と、前記高圧出 口での高圧に等しい高圧と、圧縮機の全出力範囲に亘る前記高圧と低圧との間の 一連の中間圧力を発生し、作動中に前記高圧端で前記ロータの端面に現れる前記 軸線方向スラスト力に対向するように、釣合い力を、前記ロータのうちの少なく とも一方のロータに付与するための圧力付与手段（５３、５４）と、前記一連の 中間圧力内の圧力にある前記圧縮チャンバの１つに等しい圧力で連通した中間圧 力ポート手段（９０）と、前記圧縮機の前記全出力範囲に亘って前記軸受手段に 必要な軸線方向軸受荷重を維持すべく、吸込み圧力の関数として変化する釣合い 力を前記ロータに付与すべく、前記圧力付与手段と前記中間圧力ポート手段との 間を等しい圧力で連通させる導管手段（９６）とを更に有し、前記中間圧力ポー ト手段（９６）は前記ロータハウジングに設けられた複数の中間圧力ポート（９ ０Ａ、９０Ｂ）を備え、各中間圧力ポートは、前記一連の中間圧力内の圧力にあ る前記１つの圧縮チャンバに等圧力連通状態で開口しており、前記圧縮機の作動 中に、前記中間圧力ポートの１つのみを選択して前記導管手段に連結するための セレクタ手段（９９Ａ、９９Ｂ）が設けられていること、を特徴とする回転ねじ 圧縮機。 １６．前記中間圧力ポート手段は前記圧縮機ハウジングの前記高圧端に隣接して いること、を特徴とする請求の範囲第１０項に記載の回転ねじ圧縮機。 １７．ボア手段（１６）、軸受手段（３９、４２）、低圧入口端（１８）、高圧 出口端（２０）を備えたロータハウジング（１２）と、前記ボア手段内で前記軸 受手段により回転可能に取り付けられたロータ手段（２４）とを有し、該ロータ 手段（２４）が複数の圧縮チャンバ手段（８６〜８９）を備え、該圧縮チャンバ 手段（８６〜８９）は連続的に徐々に体積を減少して、前記入口端での圧力に等 しい低圧と、前記出口端での圧力に等しい高圧と、前記高圧と低圧との間の一連 の中間圧力とを発生し、前記ロータ手段（２４）が便に、圧縮機の出力に対応す る軸線方向の可変スラスト力を前記ロータ手段に作用する前記出口端の高圧を受 ける高圧端面（７２）を備え、前記ロータ手段に釣合い力を作用すべく前記ロー タ手段に連結された圧力付与手段（５４）を更に有する形式の回転ねじ圧縮機（ １０）を作動する方法において、前記一連の中間圧力のうちの１つの圧力にある 前記圧縮チャンバ手段内に開口する中間圧力ポート手段を設け、 前記圧縮機を成る出力範囲で回転させ且つ前記一連の中間圧力の源を形成すべく 前記ロータ手段を回転させ、 必要な軸線方向荷重を常時前記軸受手段に作用させるべく、前記一連の中間圧力 のうちの１つの圧力が前記圧力付与手段に生じ得るようにし且つ最小作動容量か ら最大作動容量まで圧縮機の負荷曲線と平行な可変釣合い力を前記ロータに作用 させるため、前記中間圧力ポート手段を前記圧力付与手段に等圧力連通状態に連 結すること、を特徴とする回転ねじ圧縮機の作動方法。 １８．ボア手段（１６）、軸受手段（３９、４２）、低圧入口端（１８）、高圧 出口端（２０）を備えたロータハウジング（１２）と、前記ボア手段内で前記軸 受手段により回転可能に取り付けられたロータ手段（２４）とを有し、該ロータ 手段（２４）が複数の圧縮チャンバ手段（８６〜８９）を備え、該圧縮チャンバ 手段（８６〜８９）は連続的に徐々に体積を減少して、前記入口端での圧力に等 しい低圧と、前記出口端での圧力に等しい高圧と、前記高圧と低圧との間の一連 の中間圧力とを発生し、前記ロータ手段（２４）が更に、圧縮機の出力に対応す る軸線方向の可変スラスト力を前記ロータ手段に作用する前記出口端の高圧を受 ける高圧端面（７２）を備え、前記ロータ手段に釣合い力を作用すべく前記ロー タ手段に連結された圧力付与手段（５４）を更に有する形式の回転ねじ圧縮機（ １０）を作動する方法において、前記一連の中間圧力のうちの１つの圧力にある 前記圧縮チャンバ手段内に開口する中間圧力ポート手段を設け、 前記圧縮機を成る出力範囲で回転させ且つ前記一連の中間圧力源を形成すべく前 記ロータ手段を回転させ、 必要な軸線方向荷重を常時前記軸受手段に作用させるべく、前記一連の中間圧力 のうちの１つの圧力が前記圧力付与手段に生じ得るようにし且つ最小作動容量か ら最大作動容量まで圧縮機の負荷曲線と平行な可変釣合い力を前記ロータに作用 させるため、前記中間圧力ポート手段を前記圧力付与手段に等圧力連通状態で連 結し、 前記中間圧力の異なる圧力が生じる位置で前記中間圧力手段内に複数の中間圧力 ポート（９０Ａ、９０Ｂ）を設け、前記複数の中間圧力ポートのうちの選択され た任意の中間圧力ポートを、前記圧力付与手段に等圧力連通状態で連結し、残余 の中間圧力ポートからの中間圧力の流れを防止すること、を特徴とする回転ねじ 圧縮機の作動方法。 １９．ボア手段（１６）、軸受手段（３９、４２）、低圧入口端（１８）、高圧 出口端（２０）を備えたロータハウジング（１２）と、前記ボア手段内で前記軸 受手段により回転可能に取り付けられたロータ手段（２４）とを有し、該ロータ 手段（２４）が複数の圧縮チャンバ手段（８６〜８９）を備え、該圧縮チャンバ 手段（８６〜８９）は連続的に徐々に体積を減少して、前記入口端での圧力に等 しい低圧と、前記出口端での圧力に等しい高圧と、前記高圧と低圧との間の一連 の中間圧力とを発生し、前記ロータ手段（２４）が更に、圧縮機の出力に対応す る軸線方向の可変スラスト力を前記ロータ手段に作用する前記出口端の高圧を受 ける高圧端面（７２）を備え、前記ロータ手段に釣合い力を作用すべく前記ロー タ手段に連結された圧力付与手段（５４）を更に有する形式の回転ねじ圧縮機（ １０）を作動する方法において、前記一連の中間圧力のうちの１つの圧力にある 前記圧縮チャンバ手段内に開口する中間圧力ポート手段を設け、 前記圧縮機を或る出力範囲で回転させ且つ前記一連の中間圧力源を形成すべく前 記ロータ手段を回転させ、 必要な軸方向荷重を常時前記軸受手段に作用させるべく、前記一連の中間圧力の うちの１つの圧力が前記圧力付与手段に生じ得るようにし且つ最小作動容量から 最大作動容量まで圧縮機の負荷曲線と平行な可変釣合い力を前記ロータに作用さ せるため、前記中間圧力ポート手段を前記圧力付与手段に等圧力連通状態で連結 し、 前記中間圧力ポート手段（９２）を、前記中間圧力ボート手段の位置を変化させ るべく移動可能な可動部材（９３）に設け、前記中間圧力ポート手段を、等圧力 連通状態で、前記中間圧力範囲内の前記可変圧力のうちの選択された圧力に配置 すべく前記可動部材を移動させること、を特徴とする回転ねじ圧縮機の作動方法 。 ２０．回転ねじ圧縮機（１０）において、ボア手段（１６）と、軸受手段（３９ 、４２）と、低圧入口（８４）を備えた低圧端（１８）と、高圧出口（８５）を 備えた高圧端（２０）と、前記ボア手段と前記入口との間に流体バイパスを形成 する滑り弁凹部（１０１）とを有するロータハウジング（１２）と、 前記ボア手段（１６）内で前記軸受手段（３９、４２）により回転可能に取り付 けられたロータ手段（２４）とを有し、該ロータ手段（２４）が、前記高圧端で の高圧により引起される軸線方向の可変スラスト力を受ける高圧端面（７２）を 備え、 前記ロータ手段の圧縮チャンバ手段（８６〜８９）を有し、該圧縮チャンバ手段 （８６〜８９）は、作動中に連続的に徐々に体積を減少して、圧縮機の全出力範 囲に亘って低圧及び高圧を発生し且つ該高圧と低圧との間で徐々に増大できる一 連の中間圧力を発生でき、 前記圧縮機の出力範囲に亘って圧縮機容量及び圧縮体積比を制御すべく前記滑り 弁凹部内に取り付けられた滑り弁手段（１００）と、作動中に前記高圧端で前記 ロータ手段の端面に存在する前記軸線方向の可変スラスト力に対向するように、 釣合い力を、前記ロータ手段に付与するための圧力付与手段（５４）と、 前記一連の中間圧力のうちの１つ（８８）の圧力にある前記圧縮チャンバ手段に 等しい圧力で連通する中間圧力ポート手段（９０）と、前記一連の中間圧力のう ちの１つの圧力を前記圧力付与手段に供給し且つ圧縮機の前記出力範囲を通じて 変化する釣合い力を前記ロータ手段に付与して、前記軸受手段に作用する必要な 軸線方向荷重を常時維持すべく、前記圧力付与手段と前記中間圧力ポート手段と の間を等しい圧力で連通させる導管手段（９６）とを更に有すること、を特徴と する回転ねじ圧縮機。 ２１．回転ねじ圧縮機（１０）において、ボア手段（１６）と、軸受手段（３９ 、４２）と、低圧入口（８４）を備えた低圧端（１８）と、高圧出口（８５）を 備えた高圧端（２０）と、前記ボア手段と前記入口との間に流体バイパスを形成 する滑り弁凹部（１０１）とを有するロータハウジング（１２）と、 前記ボア手段（１６）内で前記軸受手段（３９、４２）により回転可能に取り付 けられたロータ手段（２４）とを有し、該ロータ手段（２４）が、前記高圧端で の高圧により引起される軸線方向の可変スラスト力を受ける高圧端面（７２）を 備え、 前記ロータ手段の圧縮チャンバ手段（８６〜８９）を有し、該圧縮チャンバ手段 （８６〜８９）は、作動中に連続的に徐々に体積を減少して、圧縮機の全出力範 囲に亘って低圧及び高圧を発生し且つ該高圧と低圧との間で徐々に増大できる一 連の中間圧力を発生でき、 前記圧縮機の出力範囲に亘って圧縮機容量及び圧縮体積比を制御すべく前記滑り 弁凹部内に取り付けられた滑り弁手段（１００）と、作動中に前記高圧端で前記 ロータ手段の端面に存在する前記軸線方向の可変スラスト力に対向するように、 釣合い力を、前記ロータ手段に付与するための圧力付与手段（５４）と、 前記一連の中間圧力のうちの１つ（８８）の圧力にある前記圧縮チャンバ手段に 等圧力連通した中間圧力ポート手段（９０）と、前記一連の中間圧力のうちの１ つの圧力を前記圧力付与手段に供給し且つ圧縮機の前記出力範囲を通じて変化す る釣合い力を前記ロータ手段に付与して、前記軸受手段に作用する必要な軸線方 向荷重を常時維持すべく、前記圧力付与手段と前記中間圧力ポート手段との間を 等圧力連通させる導管手段（９６）とを更に有し、 前記中間圧力ボート手段は、前記一連の中間圧力内の異なる中間圧力レベルにあ る前記圧縮機チャンバ手段と等圧力連通状態で連結できる複数の中間圧力ポート （９０Ａ、９０Ｂ）を備え、前記中間圧力ポートの１つのみと前記導管手段とを 連結するためのセレクタ手段（９９Ａ、９９Ｂ）が設けられていること、を特徴 とする回転ねじ圧縮機。 ２２．回転ねじ圧縮機（１０）において、ボア手段（１６）と、軸受手段（３９ 、４２）と、低圧入口（８４）を備えた低圧端（１８）と、高圧出口（８５）を 備えた高圧端（２０）と、前記ボア手段と前記入口との間に流体バイパスを形成 する滑り弁凹部（１０１）とを有するロータハウジング（１２）と、 前記ボア手段（１６）内で前記軸受手段（３９、４２）により回転可能に取り付 けられたロータ手段（２４）とを有し、該ロータ手段（２４）が、前記高圧端で の高圧により引起される軸線方向の可変スラスト力を受ける高圧端面（７２）を 備え、 前記ロータ手段の圧縮チャンバ手段（８６〜８９）を有し、該圧縮チャンバ手段 （８６〜８９）は、作動中に連続的に徐々に体積を減少して、圧縮機の全出力範 囲に亘って低圧及び高圧を発生し且つ該高圧と低圧との間で徐々に増大できる一 連の中間圧力を発生でき、 前記圧縮機の出力範囲に亘って圧縮概容量及び圧縮体積比を制御すべく前記滑り 弁凹部内に取り付けられた滑り弁手段（１００）と、作動中に前記高圧端で前記 ロータ手段の端面に存在する前記軸線方向の可変スラスト力に対向するように、 釣合い力を、前記ロータ手段に付与するための圧力付与手段（５４）と、 前記一連の中間圧力のうちの１つ（８８）の圧力にある前記圧縮チャンバ手段に 等圧力連通した中間圧力ポート手段（９０）と、前記一連の中間圧力のうちの１ つの圧力を前記圧力付与手段に供給し且つ圧縮機の前記出力範囲を通じて変化す る釣合い力を前記ロータ手段に付与して、前記軸受手段に作用する必要な軸線方 向荷重を常時維持すべく、前記圧力付与手段と前記中間圧力ポート手段との間を 等しい圧力で連通させる導管手段（９６）とを更に有し、 前記中間圧力ポート手段は、可動セレクタ手段と、該可動セレクタ手段に設けら れた単一ポート（９２）と、前記中間圧力ポートの特定位置を変化させて、前記 一連の中間圧力内の１つの中間圧力を選択すべく前記セレクタ手段を移動させる 作動手段とを備えていること、を特徴とする回転ねじ圧縮機。 ２３．回転ねじ圧縮機（１０）において、ボア（１０）と、低圧入口（８４）を 備えた低圧端（１８）と、高圧出口（８５）を備えた高圧端（２０）とを有する ロータハウジング（１２）と、前記ボア内で回転可能に取り付けられたロータ（ ２４）とを有し、該ロータ（２４）が、前記高圧端での高圧により引起される軸 線方向の可変スラスト力を受ける高圧端面（７２）を備え、 前記ロータが第１及び第２圧力チャンバ（８６、８９）を形成し、該圧力チャン バ（８６、８９）は、それぞれ、前記入口での前記低圧に等しい低圧及び前記出 口での前記高圧に等しい高圧を発生し、前記ロータは更に第３圧力チャンバ（８ ８）を形成し、該第３圧力チャンバ（８８）は、前記第１圧力チャンバと第２圧 力チャンバとの間に配置され且つ前記高圧と低圧との間の中間圧力を発生でき、 作動中に前記高圧端で前記ロータの端面に存在する前記軸線方向の可変スラスト 力に対向するように、釣合い力を、前記ロータに付与できる圧力付与装置（５４ ）と、 前記第３圧縮チャンバと等圧力連通した中間圧力ポート（９０）と、前記中間圧 力を前記圧力供給装置に供給して可変釣合い力を前記ロータに付与できるように するため、前記圧力供給装置と前記中間圧力ポートとの間を等圧力連通させる導 管手段（９６）とを更に有すること、を特徴とする回転ねじ圧縮機。 ４．前記ハウジング内に設けられ且つ前記圧縮機の出力範囲を最小値から最大値 まで調整する滑り弁（１００）を更に有すること、を特徴とする請求の範囲第２ ３項に記載の回転ねじ圧縮機。 ５．前記滑り弁は、前記中間圧力を発生できる前記部分の圧縮チャンバと連通す る通路であって、前記滑り弁が前記圧縮機の前記出力範囲を前記最小値に調整す るときに前記低圧入口に連通する通路を備えていること、を特徴とする請求の範 囲第２４項に記載の回転ねじ圧縮機。