JPH09507548A

JPH09507548A - 高い固有容積比を有するスクロール型流体排出装置およびセミ・コンプライアント・バイアス機構

Info

Publication number: JPH09507548A
Application number: JP7511059A
Authority: JP
Inventors: シマオニ
Original assignee: シマオニ
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 1997-07-29
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: EP0742869A1; EP0742869B1; JP3445794B2; WO1995020719A1; DE69424803T2; DE69424803D1; EP0742869A4; AU6532094A

Abstract

(57)【要約】スクロール型流体排出装置は、所定の幾何学的形状を有する二つの相互に嵌合する螺旋形スクロール部材（５０，６０）を有している。新規な設計は、所望の排出量と高い固有容積比を提供し、同時に、最適ターン数を達成する。二つのスクロール部材は、同じ（第８図）でも、同じでなく（第９図）でもよい。一方のスクロール部材（６０）は、非旋回であり、また、その中心軸線（Ｓ２）に沿って可動である。非旋回スクロール部材は、機械的（７０）または油圧（４９６）の力によって、他方のスクロール部材に向けて付勢され、位置決め機構（２４）により停止され、一方のスクロール部材のチップと他方のスクロール部材のベース（５１，６１）との間にギャップ（６５）を維持する。安定化機構（１６２，２０，２６１，３６２，４６６）は、スクロール部材が傾くのを防止する。異常動作状態が発生したとき、たとえば、悪影響を及ぼす液体や非圧縮液体がスクロール部材間で動くとき、あるいは、スクロール部材のチップおよびベース間が異常な熱膨張により接触するとき、非旋回スクロール部材は、付勢される力に抗して、その中心軸線の方向に沿って移動する。したがって、摩損を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】高い固有容積比を有するスクロール型流体排出装置およびセミ・コンプライアント・バイアス機構発明の背景技術分野本発明は、一般に、流体排出装置に関するものである。より詳細には、本発明は、他の最適な設計パラメータを無理に変えることなく、高い固有の容積比を達成することのできるスクロール型流体排出装置に関するものである。本発明はまた、スクロール型流体排出装置のスクロール部材間に、所望の動作関係を維持するための「セミ・コンプライアント」機構に関するものである。背景技術の説明スクロール型流体排出装置は知られている。たとえば、クロイクスに付与された米国特許第８０１，１８２号明細書は、それぞれが、円形端板と渦巻き状ないし螺旋状のスクロール要素を有する２つのスクロール部材を備えたスクロール型流体排出装置を開示している。これらのスクロール要素は、同じ螺旋形状を有しており、角度をもって、半径方向にオフセットするように、相互嵌合され、螺旋状に曲がった表面の間に、複数の線接触部を形成している。したがって、相互嵌合されたスクロール要素は、少なくとも１つの流体ポケット対をシールし、画定している。一方のスクロール要素を他方のスクロール要素に対して、旋回させることにより、線接触部は、螺旋状に曲がった表面に沿って、移動させられ、その結果、流体ポケットの容積が変化する。この容積は、スクロール要素の相対的旋回運動の方向によって、増大し、あるいは、減少するので、装置を、流体を圧縮し、あるいは、膨張させるのに、使用することができる。第１ａ図ないし第１ｄ図を参照すると、従来のスクロールコンプレッサの一般的な動作が示されている。第１ａ図ないし第１ｄ図は、流体を圧縮するため、相互嵌合された螺旋状スクロール要素１、２の相対動作を示している。螺旋状スクロール要素１、２は、角度をもって、半径方向にオフセットされ、互いに相互嵌合している。第１ａ図は、各スクロール要素の外端部が、他のスクロール要素に接触している状態、すなわち、吸引がまさに完了し、対象的な流体ポケットＡ１、Ａ２が形成されたばかりの状態を示している。第１ｂ図ないし第１ｄ図は、それぞれ、前の図に示された角度から進角する特定の駆動軸クランク角度におけるスクロール要素の位置を示している。クランク角度が進角するにつれて、流体ポケットＡ１、Ａ２は、相互嵌合しているスクロール要素の中心に向かって、角度を変えながら、半径方向に移動され、同時に、各流体ポケットＡ１、Ａ２の容積が次第に減少する。クランク角度が、第１ｃ図に示される状態から第１ｄ図に示される状態に移行するにつれて、流体ポケットＡ１、Ａ２は、中心部Ａで合流する。連通されて１つになったポケットの容積は、さらに駆動軸が回転することにより、さらに減少する。スクロール要素の相対的旋回運動の間、第１ｂ図および第１ｄ図において、開放されているように示されている外側の空間は変化して、次に圧縮されるべき流体の容積が囲まれるシールされた新たな流体ポケットを形成する。第２図は、流体ポケットＡ１、Ａ２が中心部Ａに近づくにつれて、一方の流体ポケットＡ１、Ａ２内で生ずる圧縮サイクルを模式的に示したものである。第２図はまた、流体ポケット内の流体圧力と容積との関係を示している。圧縮サイクルは、流体ポケットがシールされると、開始される（第１ａ図）。第１ａ図においては、吸引段階は完了したばかりである。吸引段階においては、一方の流体ポケット内の流体圧力は、第２図において、点Ｈで示されている。点Ｈにおけるポケットの容積は、排出量Ｖ_Hである。スクロール要素があるクランク角度に回転するにしたがって、ポケットの容積は連続的に減少し、流体は連続的に圧縮される。この状態は、第２図において、点Ｌで示されている。状態Ｌにおけるポケットの容積Ｖ_Lは、最終的な圧縮ポケット容積として、定義される。点Ｌを過ぎるとすぐに、流体ポケットＡ１、Ａ２は互いに連通し、同時に、排出されない高圧流体で満たされた中央容積Ａと連通する。吸引ポケット容積Ｖ_Hの最終的な圧縮ポケット容積Ｖ_Lに対する比は、固有の容積比Ｒ_Vとして、定義される。状態Ｌにおける圧力Ｐ_Lの状態Ｈにおける圧力Ｐ_H の比は、圧力比として、定義される。再び、第２図を参照すると、クランク角度が状態Ｌを過ぎるにつれて、連通した流体ポケット、すなわち、中央容積Ａ内の流体は、以下の３つのプロセスのうちの１つを受ける。 1)理想的圧縮理想的圧縮プロセスは、中央容積Ａ内の流体圧力Ｐ_d1が最終的な圧縮圧力Ｐ_L に等しくなったときに起こる。第２図において、線Ｌ−Ｌで示される圧力変化が生ずることなく、流体は排出する。このプロセスにおいては、スクロール部材の固有容積比は、動作条件に完全にマッチするので、圧縮プロセスにおいて、高いエネルギ効率が達成される。 2)過圧縮この場合は、最終的な圧縮ポケット内の点Ｌにおける流体圧力Ｐ_Lは、中央容積Ａ内の圧力Ｐ_d2よりも高い。クランク角度が点Ｌを過ぎると、最終的な圧縮ポケット内の流体は、急激に、中央容積内に膨張し、第２図において、点Ｍで示されるＰ_d2に等しくなるまで、圧力が低下する。斜線を付けた三角形ＬＭＯは、過圧縮によるエネルギ損失を示している。 3)過小圧縮この場合は、Ｐ_Lは、排出圧力Ｐ_d3よりも低い。クランク角度が点Ｌを過ぎると、中央容積内の流体は、急激に、最終的な圧縮ポケット内に膨張し、最終的な圧縮ポケット内の流体圧力は、第２図において、点Ｎで示されたＰ_d3に、すぐに上昇する。最終的な圧縮ポケット内の流体は、次いで、線Ｌ−Ｌで排出する。斜線を付けた三角形ＬＮＴは、過小圧縮によるエネルギ損失を示している。高いエネルギ効率を実現するためには、固有の容積比を、可能なかぎり、理想的圧縮プロセスに近くなるように設計することが非常に重要である。場合によって、理想的圧縮プロセスを実現するため、異なった固有の容積比が要求される。たとえば、加熱ポンプでは約４の比が、エアコンプレッサでは約５の比が要求され、低温冷凍システムでは、約１０あるいはずっと高い比が要求される。しかしながら、多くの従来のスクロール装置においては、このような比を実現することはできない。たとえば、米国特許第３，８８４，５９９号明細書においては、スクロール部材の螺旋状要素は、２ターン以上であるが、３ターン未満しか伸びない。したがって、この種の設計では、固有容積比は約２．５にすぎない。米国特許第４，４７７，２３８号明細書は、スクロール型流体排出装置において、固有容積比はそのままで、排出ポートに、排出バルブ、たとえば、リードバルブを設けることにより、高い圧力比を実現する一つの方法を開示している。このアプローチは、エネルギ損失を減少させることはできるが、バルブが損傷し、壊れやすく、したがって、故障率が実質的に増大することになる。それはまた、バルブの振動や衝撃動作に起因するノイズレベルを大きくしてしまう。この問題に対する別のアプローチは、螺旋状のスクロール要素のターン数を増大させることである。米国特許第８０１，１８２号の第１５図および第１６図は、このアプローチの１つの例を開示している。スクロール要素約４ターン伸び、固有容積比を３よりも高くすることができる。しかしながら、ターン数をさらに増大させることは、機械的仕上げのためのコストを増大させ、より高い機械的精度が要求させることになる。また、ターン数を増大させることは、排出要求あるいはスペースの制限から、全く現実的でない。スクロール要素の最適なターン数は、２以上、３未満である。最適なターン数の場合には、吸引領域と排出領域とは、少なくとも１つのシールされたポケットによって、必ず分離される。このことは、２つの領域の間で、マスおよび熱の流望ましくない漏れ流を減少させる上で重要である。米国特許第３，９８９，４２２号明細書は、高い固有の容積比と最適なターン数を有する螺旋状のスクロール要素を作る方法を開示している。この方法によれば、スクロール要素の第１のターンは、通常の方法により設計される。最終的な圧縮ポケットの容積を減少させ、それにより、固有の容積比を高くするために、スクロール要素は、それが生成する円の中心が一方の側に動かされて、急激に、かつ、劇的に、曲率半径が減少される。この方法は深刻な欠点を有している。スクロール要素の中心部が、その端板の一方の側に動かされにつれて、圧縮力が加わる場所と端板の中心との間の距離が、旋回運動中に増大することに起因して、大きな力とモーメントが生成される。これらの力とモーメントをバランスさせるため、’４２２号特許は、多数対のスクロール要素を備え、その中で、力とモーメントが互いにキャンセルされるような構造を提案している。しかしながら、この構造は、複雑で、多数のスクロール要素が必要であるため、機械的仕上げのための時間がかかり、高い機械的精度が要求され、材料コストを増大させることになる。さらに、複雑な多くのスクロールを有する構造は、大きなスペースが必要で、場所的に、現実的でない。現在、（スクロール要素の中心軸線に沿って、線形に測った）「軸」方向のスクロール部材の動作関係を維持するアプローチは３つある。これらのアプローチは、「コンスタント・ギャップ」、「軸方向コンプライアント」、「セミ・コンプライアント」と呼ぶことたできる。コンスタント・ギャップ・アプローチは、クロイクスに付与された米国特許第８０１，１８２号明細書に示されるように、かつての装置において用いられていた。このアプローチにおいては、装置の組立後に、軸方向のスクロール部材の関係は変化しない。通常の動作中においては、いずれかのスクロール部材のチップは、対向するスクロール部材のベースに接触しない。スクロール部材間に、適当なギャップを維持し、同時に、高い効率を達成するためには、精度のよい機械仕上げが必要になる。このアプローチの他のより深刻な欠点は、異常な状況では操作できないことである。スクロール部材間に、汚染物質あるいは圧縮できない流体があったり、過剰な熱のため、スクロール部材間が互いに接触したりすると、スクロール部材は、焼付きにより、損傷されるおそれがある。コンスタント・ギャップ・アプローチのこれらの欠点を解消するため、種々の軸方向コンプライアント法が開発された。これらの方法は、「チップ・シール」と「完全軸方向コンプライアント」との２つのカテゴリーに分類することができる。チップ・シール法は、第１０図に示され、さらに、マックロー法に付与された米国特許第３，９９４，６３６号明細書に、その例が開示されている。第１０図に示されているように、溝５０１が、２つのスクロール部材５０２、５０３のチップの中央に作られる。シール要素５０４が溝５０１内に緩く嵌合され、機械的な力および／または油圧力によって、他のスクロール部材のベース５０５に接触させられて、流体が、螺旋状スクロール部材５０２、５０３を横切って、半径方向に漏れることが防止される。しかしながら、第１０図の線Ａ−Ａおよび線Ｂ− Ｂにより示されるように、チップ・シール法は、本来的に、接線方向の漏れ通路を備えており、そのため、圧縮効率が低くなる。チップ・シール法の他の欠点は、摩擦動力損失があることと、シール要素の摩耗により、シールの有効性が徐々に劣化するということである。完全軸方向コンプライアント法においては、スクロール部材は、機械的な力または油圧力によって、チップとベースの接触を維持し、それにより、スクロール装置中の圧力のいかんにかかわらず、流体ポケットがシールされる。デボラック他に付与された米国特許第３，６００，１１４号明細書は、スクロール部材の少なくとも一方が軸方向の機械的な力または油圧力を受け、スクロール部材をシール接触状態に保持するスクロール装置を開示している。この’１１４特許においては、排出圧力にある流体が導入されて、スクロール部材の端板の背部にバイアス力が作用される。ヤング法に付与された米国特許第３，８８４，５９９号明細書は、旋回するスクロールが、排出圧力にある油圧強制力を、軸方向に受ける完全軸方向コンプライアント法を開示している。コウソカベに付与された米国特許第４，３５７，１３２号明細書は、中間圧力にある流体を用いて、旋回するスクロール部材を、固定されたスクロール部材に押しつけるスクロール装置を開示している。トウジョウに付与された米国特許第４，２１６，６６１号明細書は、装置外の流体が旋回するスクロール部材の背部に作用し、軸方向のバイアスを与える完全軸方向コンプライアント法を開示している。ブレインに付与された米国特許第４，６１１，９７５号明細書は、スクロール部材の界面に形成された環状チャンバが、相対的に低い圧力源に接続され、２つのスクロール部材を共に「吸引」する完全軸方向コンプライアント法を開示している。アライに付与された米国特許第４，４９６，２９６号明細書は、旋回するスクロール部材の背部に、２つの圧力チャンバが形成された完全軸方向コンプライアント法を開示している。これらの圧力チャンバは、中間圧力にある圧縮ポケットおよび排出圧力にある中央容積に接続されている。この方法は、広い動作範囲にわたって、スクロール部材の半径方向のシール保持するものである。いずれもカイラット他に付与された米国特許第４，７６７，２９３号および同第４，８７７，３８２号明細書は、弾性取付け手段を備えた旋回しないスクロール部材を、中間圧力および／または排出圧力にあるガスにより、旋回するスクロール部材に強制的に向ける完全軸方向コンプライアント法を開示している。完全軸方向コンプライアント法は、いくつかの欠点を有している。たとえば、この方法では、しばしば、圧縮ポケットおよび／または排出チャンバからのガス圧力が使用されるため、ガス圧力が、動作条件、すなわち、吸引圧力および排出圧力の変化にしたがって、変動してしまう。しかしながら、これらの変化は、必ずしも、スクロール部材のチップおよびベースに作用する分離力に比例してはいない。したがって、設計上の妥協として、バイアス力が、ある点まわりの動作条件の範囲に対して、十分なときは、低い吸引圧力および低い排出圧力では、安定な動作を維持するのに十分ではなくなる。他方、同じバイアス力が、高い吸引圧力および高い排出圧力における動作条件に対しては、過大となってしまう。完全軸方向コンプライアント法の他の欠点は、接触する表面の間の摩擦に起因する動力損失を無視できないことである。高い吸引圧力および高い排出圧力における動作条件に対して、過大な油圧強制力が、大きな摩擦動力損失および深刻な摩耗を招き、あるときは、チップとベースの焼付きにより、損傷さえ生じさせてしまう。完全軸方向コンプライアント法のさらに他の欠点は、チップとベースとが接触することにより、振動とノイズが生ずることである。フジオに付与された米国特許第４，９５８，９９３号明細書は、スクロール部材の間にギャップを保持するための第三のアプローチを開示している。このアプローチは、スクロール部材の間の軸方向のギャップが、スクロール部材の一方を他方から移動させることにより拡大されるため、「セミ・コンプライアント」と呼ばれている。 ’９９３号特許は、旋回しないスクロール部材ではなく、旋回するスクロール部材を軸方向に可動であるように作るべきであることを教示している。旋回するスクロール部材はすでに可動であり、旋回しないスクロール部材はすでに静止しているため、これをおこなっても、可動のパーツを最小にすることができる。可動のパーツは、望ましくない振動およびノイズの原因となる。また、旋回するスクロール部材は、普通、旋回しないスクロール部材よりも軽く、したがって、慣性が小さいため、旋回するスクロール部材の応答時間は速くなる。 ’９９３号特許により教示されたセミ・コンプライアント法には、いくつかの問題がある。たとえば、旋回するスクロール部材を、軸方向に可動に作ることにより、それを傾けるためのポテンシャルが著しく増大する。この出願の第３図に示されるように、旋回するスクロール部材は、駆動ピンボス５３の中央部に作用する駆動力Ｆd および圧縮ガスから羽根５１の中央部に作用する反作用力Ｆg を受ける。これら２つの力は、軸線Ｓ１−Ｓ１に垂直であり、旋回するスクロール部材５０を傾け、旋回中にぐらつかせるモーメントを生成する。’９９３号特許は、これらの力とスクロール部材に作用するモーメントをバランスさせることを著しく困難にし、スクロール部材が傾くことを防止する旋回スクロール部材の運動（旋回および軸方向）の範囲を教示している。’９９３号特許の旋回スクロール部材が傾くと、’９９３号特許の設計が避けようと意図していたのと同じ望ましくないノイズ振動および漏れが生じてしまう。本発明は、スクロール型流体排出装置のスクロール要素を設計するための新規な方法を提供するものである。本発明によれば、変位に対する設計要求、高い固有容積比および最適なターン数のすべてが満足される。本発明はまた、傾けるためのポテンシャルをなくして、望ましくないノイズ、振動および漏れの量を大幅に減少させることのできる改良されたセミ・コンプライアント・バイアス法を提供するものである。発明の概要したがって、本発明の目的は、典型的には、圧縮不能な流体、汚染物質の詰まり、あるいは、スクロール要素の異常もしくは過大な変形に起因して生じたチップとベースとの接触により生ずる異常な負荷の下で、旋回しない、すなわち、固定されたスクロール部材が、装置を保護するために、撓むように構成されたスクロール型流体排出装置を提供することを目的とするものである。さらに、通常動作時に、スクロール部材のチップとベースとの間に、軸方向ギャップが保持されて、流体力学的にシールされる。したがって、本発明は、スクロール部材のチップとベースとが摩擦接触することに起因する摩擦動力損失、振動、ノイズおよび摩耗という有害な効果を除去することができる。本発明はまた、前述した従来の設計の欠点および限界なしに、高い固有の容積比、最適なターン数および必要な排出量を与えるスクロール型流体排出装置を設計するための新規な方法を提供することを目的とするものである。他のより具体的な本発明の目的は、著しく不均衡な力やモーメントを生じさせることなく、あるいは、スクロール要素を劇的に複雑さなものとすることなく、所望の固有容積比、排出量およびターン数を有するスクロール型流体排出装置のスクロール要素についての新規な構造を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、スクロール要素が同じか同じでない基本幾何学的形状を有しているスクロール型流体排出装置についての新規な構造を提供することにある。これらのそして他の目的を達成するため、開示された本発明の実施態様は、流体入口ポートおよび流体出口ポートを有するハウジングを備えたスクロール型流体排出装置を提供する。第１のスクロール部材は、端板を有し、端板から、第１のスクロール要素が、軸方向に、ハウジングの内部に延びている。第２のスクロール部材もまた、端板を有し、端板から、第２のスクロール要素が、軸方向に延びている。第２のスクロール部材は、第１のスクロール部材に対して非回転旋回運動をするために、移動可能に配置されている。第１および第２のスクロール要素は、角度をもって、半径方向にオフセットして、相互嵌合し、少なくとも一対のシールされた流体ポケットを画定する複数の線接触部を生成している。駆動手段は、作用的に、スクロール部材に接続され、スクロール部材の相対的な回転を防止しつつ、相対的に旋回運動させ、流体ポケットの容積を変えさせる。開示された本発明の実施態様は、所望の排出量、固有容積比およびターン数が実現されるように、両スクロール部材の内表面および外表面の形状を設計する新規な方法を提供する。この方法の原理は、以下のとおりである。 1)第１のスクロール要素の外側部の曲率は、所望の排出量が満足されるように、従来の方法と同様に設計される。 2)第１のスクロール要素の内側部の曲率もまた、所望の固有容積比が満足されるように、従来の方法と同様に設計される。 3)第１のスクロール要素の外側部および内側部は、所望のターン数を満足させるように選ばれた曲率を有する中間部と、滑らかにつながれている。 4)第２のスクロール要素は、第１のスクロール要素の数学的共役を微分することによって設計される。第２のスクロール要素は、第１のスクロール要素に、角度をもって、半径方向にオフセットされて、相互嵌合される。本発明は、スクロール要素の外側部および内側部の双方の羽根の厚さならびに螺旋母円が同じエアコンプレッサにより開示されている。スクロール要素の外側部および内側部は、所定の排出量および固有容積比を満足するように、通常の方法で形成される。次いで、それらは、中間部によって接合され、中間部は、接合部における外側部および内側部の導関数と等しいゼロ次導関数および１次導関数を有している。中間部の幾何学的形状は、最適なターン数が実現できるように選ばれる。したがって、螺旋状の連続した滑らかな壁が、外側部、中間部および内側部によって、それぞれ、形成され、所望の排出量、所望の固有容積比および最適なターン数を与える。従来のスクロールコンプレッサにおいては、スクロール要素は、螺旋曲線により作られている。一対のスクロール要素に対しては、螺旋曲線は、幾何学的に同一であり、同じ母円から展開される。しかしながら、本発明の第１の実施態様においては、各スクロール要素は、異なった母円から展開された螺旋曲線のいくつかの部分を含んでいるが、それでも、２つのスクロール要素は、幾何学的形状においては同一であり、端板の中心に実質的に収束している。第２の実施態様においては、２つのスクロール要素は、幾何学的に、互いに異なっている。第１および第２の実施態様は、「同じ」および「同じでない」として、以下に特定されている。本発明の別の実施態様においては、スクロール型流体排出装置は、２つのスクロール部材を、強制的に軸方向の作動関係にする機械的な力を提供する手段を備えている。同時に、スクロール部材を傾けるためのポテンシャルがなくなり、一定のギャップが、一方のスクロール部材の先端部すなわちチップと他方のスクロール部材のベースとの間に維持される。本発明の他の実施態様においては、スクロール型流体排出装置は、２つのスクロール部材を、強制的に軸方向の作動関係にする油圧力を提供する手段を備えている。同時に、スクロール部材を傾けるためのポテンシャルがなくなり、一定のギャップが、一方のスクロール部材のチップと他方のスクロール部材のベースとの間に維持される。本発明の他の実施態様においては、スクロール型流体排出装置は、軸方向に可動な比旋回スクロール部材を備えている。第２のスクロール部材は、軸線まわりを旋回するが、この軸線に沿って、線形に固定されている。第１および第２のスクロール部材は、相互嵌合され、第１のスクロール部材が、十分な力の下で、軸方向に撓むように、第２のスクロール部材に対して、可動にバイアスされている。本発明のさらに他の実施態様においては、上述のスクロール型流体排出装置は、第１のスクロール部材を、そのスクロール要素の軸線と垂直であるが、この軸線に沿って、後方向に可動に保持する安定化機構を備えている。同時に、一定のギャップが、一方のスクロール部材の先端部すなわちチップと他方のスクロール部材のベースとの間に維持される。図面の簡単な説明本発明は、添付図面を参照する以下の詳細な説明を検討するとより理解されるであろう。第１ａ図〜第１ｄ図は、従来のスクロールコンプレッサにおけるスクロール要素の相対的軌道運動を示す概略図である。第２図は、理想的な圧縮、低圧縮、及び過圧縮を含む圧縮サイクルを示す圧縮 −容量グラフである。第３図は、軌道スクロール要素に作用する力及びモーメントを示している。第４図は、本発明のとおりに構成されたスクロール型エアコンプレッサの断面図を示している。第５図は、スクロール要素が実質的に同一である本発明の第１実施例の頂部断面図を示している。第６ａ図及び第６ｂ図は、スクロール要素が実質的に不同一である本発明の第２実施例の頂部断面図を示している。第７図は、従来のスクロール要素を示しており、本発明の第１及び第２の実施例は、このスクロール要素から発展したものである。第８図は、第１実施例の相互嵌合スクロール要素を示している。第９図は、第２実施例の相互嵌合スクロール要素を示している。第１０図は、一般的な頂部密閉部の典型的な構造を示している。第１１ａ図及び第１１ｂ図は、本発明の軸方向セミコンプライアント機構の第１実施例の断面図及び平面図を示している。第１２ａ図及び第１２ｂ図は、本発明の軸方向セミコンプライアント機構の第２実施例の断面図及び平面図を示している。第１３ａ図及び第１３ｂ図は、本発明の軸方向セミコンプライアント機構の第３実施例の断面図及び平面図を示している。第１４図は、排出圧力で、ガスが第１スクロール部材の後部に作用して軸方向バイアス力を発生するセミコンプライアント組織を備えたスクロール型エアコンプレッサの断面図及び正面図を示している。発明を実施するための最良の態様第４図には、本発明に従って設計されたスクロール型エアコンプレッサが示されている。コンプレッサユニット１０はメインハウジング２０と、前面板２２を有するコンプレッサシェル２１と、カップ形ケーシング２３とを有する。前面板２２は、コンプレッサシェル２１に公知の手段（たとえば、溶接）により取り付けられる。シェル２１およびケーシング２３は、メインハウジング２０に従来の手段（たとえば、溶接やボルト止め）により取り付けられる。メインハウジング２０は、メインジャーナル軸受け３０を保持している。メインシャフト４０は、軸受け３０により転可能に支持され、電気モータまたはエンジン（図示せず）によって駆動されると、その軸線Ｓ１−Ｓ１に沿って、回転する。シール要素４１はシャフト４０をシールし、シェル内の潤滑油および空気が漏れることを防止する。駆動ピン４２はメインシャフト４０の後端から延び、駆動ピンの中心軸Ｓ２ −Ｓ２は、第２スクロール要素の旋回半径Ｒ_orに等しい距離だけメインシャフトの軸線Ｓ１−Ｓ１からオフセットされている。旋回半径は、第２スクロール部材５０が第１スクロール部材６０に対して旋回した時に、第２スクロール部材によって横方に移動される旋回円の半径である。第１スクロール部材６０は端板６１を有し、この端板６１からスクロール要素６２が延びている。第１スクロール部材６０は、「セミ・コンプライアント」と呼ばれる方法によって、メインハウジング２０に取り付けられる。この取付方法を使用すると、第１スクロール部材６０は、軸線Ｓ１−Ｓ１と、メインハウジング２０の表面に対する（スプリング７０による）スプリングバイアスに対して垂直になる。これにより、一方のスクロール部材のスクロール要素のチップと、他方のスクロール部材の端板のベースとの間に適当なギャップ６５が維持されることが保障される。これらのギャップは、生産公差および通常動作時のスクロール要素の熱膨張を考慮して、スクロール部材のチップおよびベースが、相互に接触するのを防止するのに十分な幅にされるべきである。他方、これらのギャップは、通常動作時に潤滑膜によって流動力学的にシールされるのに十分な小ささである必要がある。汚染された液体や非圧縮液体がスクロール部材間に存在するなどの異常状態が生じたとき、あるいは、スクロール要素が異常な熱膨張をしたとき、第１スクロール要素は損傷を防止するためにスプリング７０のバイアス力に抗して（スクロール要素の中心軸線に沿って直線状に）軸方向に移動する。この機構は「セミ・コンプライアント」と呼ばれ、後でより詳細に説明される。第１スクロール部材６０は、円形端板６１およびスクロール要素６２の他に、補強スリーブ６３およびリブ６４を備えている。第１スクロール部材６０は、軸方向に後退可能である。スクロール要素６２は、端板６１の前端面に取り付けられ、その前端面から延びており、また、補強スリーブ６３およびリブ６４は、端板６１の後面から延びている。第２スクロール部材５０は、環状端板５１、環状端板５１の後面に取り付けられ、そこから延びているスクロール要素５２、および、環状端板５１の後面に取り付けられ、そこから延びている旋回軸受けボス５３を備えている。スクロール要素５２および６２は相互に嵌合され、角度が１８０度オフセットされ、旋回半径Ｒ_orだけ半径方向にオフセットされている。それにより、少なくとも一組のシール流体ポケットが、スクロール要素５２，６２および端板５１、６１間に画定される。第２スクロール部材５０は、（駆動ピンベアリング４３を貫通する）駆動ピン４２と回転防止オルダムリング８０に連結される。第２スクロール部材５０は、駆動軸４０の回転によって、旋回半径Ｒ_orの旋回運動で駆動され、流体を圧縮する。動作流体は、吸込口９１からコンプレッサ１０に入り込み、その後、スクロール部材によって圧縮され、排出孔９２、通路９３、チャンバ９４および排出口９５を介して排出される。排出ガスは、ピン軸受け４３とピン軸受けボス５３との間の軸受け面５４および密閉要素４４によって、チャンバ９６から密閉される。排出ガスはボス５３の底面４５上に作用して、動作中の圧縮ポケットにおける圧縮流体からの軸方向のスラスト力を減少させる。カウンターウェイト９７および９８は、第２スクロール部材５０の旋回運動に起因して第２スクロール部材５０上に作用する遠心力を相殺する。第５図、第６ａ図および第６ｂ図を参照して、スクロール要素の幾何学的形状を説明する。本発明の第１の実施態様においては、二つのスクロール部材のスクロール要素は、実質的に同一の構造を有している。このようなスクロール要素の一例を第５図に示す。第１の実施態様の設計パラメータは次の通りである：排出量Ｖ_H= １３³インチ／１回転／吸込ポケット；固有容積比Ｒ_V= ５．６；基本母円の半径（スクロール要素の内部と外部のインボリュート表面のもととなる円）Ｒ_g= ０．１４３２４；螺旋状要素の高さｈ =２．０インチ；旋回半径Ｒ_or=０．２インチ第１の実施態様のスクロール要素の壁面は以下のように設計されている。 1)前記した設計パラメータを用いた一般的な螺旋形スクロール要素の設計この設計の結果、得られるスクロール要素は、第７図に示すように、ほぼ完全な４ターンからなり、上記した排出量と固有容積比の条件を充足する。スクロール要素の外壁面の初期螺旋角度および最終螺旋角度は、それぞれ、２２４°および１６６３°である。母円の中心は０点である。このスクロール要素は基礎螺旋状要素として定義され、その母円は基礎母円として定義される。２）第７図に示された基礎螺旋状要素からの弧状表面ＥＦ₁Ｅ₂、ＩＧ₁Ｉ₁、Ｅ₃ Ｆ₂Ｅ₄およびＩ₂Ｇ₂Ｉ₃の選択これらの弧は、所望の排出量と容積比を満たすために選択される。第１の実施態様では、外側の外面ＥＦ₁Ｅ₂は、５４０°の螺旋角度に伸びる。内側の外面Ｅ₃ Ｆ₂Ｅ₄は、１７９°の螺旋角度に伸びる。外側の内面ＩＧ₁Ｉ₁と内側の内面Ｉ₂ Ｇ₂Ｉ₃は、各々３６０°及び３５９°の螺旋角度に伸びる。第７図に示した螺旋状要素の外部分の完全な１ターンが、第１の実施態様における両方のスクロール要素に選択されているので、第１の実施態様の排出量は、第７図に示された設計と同一になる。しかし、スクロール要素の内部に対して選択された外面は完全な１ターンに満たない。したがって、最終シール圧縮ポケットの容積、すなわち、第１の実施態様における固有容積比は、第７図に示した基本設計と多少異なる。これは後で解決される。３）スクロール要素の内部及び外部の外面と内面との接合中間の螺旋弧状面は、Ｅ₂からＥ₃までの３６０°のインボリュート角度に伸び、母円の半径は以下のように計算される。Ｒ_g1=（Ｅ₂Ｅ₃）／（２π）=２×Ｒ_g （１）ここで、Ｒ_g及びＲ_g1は、第５図に示されているように各々、０及び０₁を中心とした母円の半径である。母円０と０₁は、各々外面にある終点Ｅ₂及びＥ₃の位置で同じ接線を有する。同様に、第１の実施態様の螺旋状要素の内部および外部の内面を接合するために、中間の螺旋弧状面はＩ₁からＩ₂までの３６０°の螺旋角度に伸び、この母円の半径は以下のように計算される。Ｒ_g2=（Ｉ₁Ｉ₂）／（２π）=２×Ｒ_g （２）ここで、Ｒ_g及びＲ_g2は、第５図に示されているように、それぞれ、０および０₂を中心とした母円の半径である。母円０と０₂は、それぞれ、外面にある終点Ｉ₂及びＩ₃の位置で同じ接線を有する。スクロール要素の中間部の導入のために、第７図に示したスクロール要素に対する最終シール圧縮ポケットの容積が、第５図に示したスクロール要素に対する最終シール圧縮ポケットの容積よりわずかに大きくなる。この差を補正するために、第１の実施態様のスクロール要素の内部の最初の旋回角度を増加させることができ、また、最終シール圧縮ポケットの容積を増加させるように排出口を移動させることができる。しかし、容積比の差は、通常、きわめて小さく、したがって、改良は必要ない。４）第５図に示したスクロール要素につり合った共役であるスクロール要素の設計湾曲面の共役を微分することは周知の操作であるので、ここでこの方法を詳細に列挙する必要はない。「つり合った共役」という用語は、どのような共役が微分されても、スクロール要素が相互嵌合され、相対的に旋回されるときに、必ず、要求された線状接触（およびシールポケット）が確立され、スクロール要素が相互嵌合されることを示すために使用される。第１の実施態様においては、共役は、もとのスクロール要素と同一である。二つの「同じ」のスクロール要素が第８図に示されている。本発明の第２の実施態様は、ここでは「同じでない」として説明され、第６ａ図および第６ｂ図に示される。大体の設計仕様は第１の実施態様と同じである。しかしながら、第２の実施態様では、第２スクロール要素が、第６ａ図に示すように一定の厚さの壁を有している。第１の実施態様と比較すると、その第２スクロール要素は軽量であり、したがって、旋回運動中の遠心力を減少させる。第６ａ図に示したスクロール要素は、三つの螺旋状部分からなっている。内側部分および外側部分は両方とも、第７図に示した一般的なスクロール要素から直接採用したほぼ完全な１ターンの螺旋状壁である。より特徴的には、第６ａ図では、内側部分の外面Ｋ₂Ｌ₂Ｋ₃は、初期の螺旋角度２２４°から最終螺旋角度５８３°まで伸び、半径０．１４３２４インチの母円を有する。外側部分の外面ＫＬＫ₁は、初期の螺旋角度１３０３°から最終螺旋角度１６６３°まで伸び、同じ半径の母円を有する。中間部の外面、すなわち、螺旋表面Ｋ₂Ｌ₁Ｋ₁の母円の半径は次式の通りであり、Ｒ_g3=（Ｋ1Ｋ2）／（２π）=２×Ｒｇ（３）この螺旋表面Ｋ₂Ｌ₁Ｋ₁は、螺旋状壁の外面の内側部分および外側部分を滑らかに連続的に接続している。第６ａ図に示されたスクロール要素の内面は、その外面と平行であり、壁厚（ｔ）は約０．２インチである。第６ｂ図に示されたスクロール要素は、第６ａ図に示されたスクロール要素のつり合った共役であるが、これらは同一ではない。第６ｂ図に示された第２スクロール要素の外面は、ＭＰＭ₂、Ｍ₂Ｐ₁Ｍ₃、及びＭ₃Ｐ₂Ｍ₄の三カ所の螺旋状湾曲部からなっている。外面ＭＰＭ₂および内面Ｍ₃ Ｐ₄Ｍ₄は、半径Ｒｇ＝０．１４３２４インチの母円を有する螺旋である。これらの表面は、内側部分に対しては、初期螺旋角度２２４°から最終螺旋角度４０３ °まで伸び、また、外側部分に対しては、初期螺旋角度１１２３°から最終螺旋角度１６６３°まで伸びる。中間部Ｍ₂Ｐ₁Ｍ₃は、次式で表される母円半径の螺旋である。Ｒg₄= Ｍ₂Ｍ₃／（２×π）=２×Ｒｇ（４）第６ｂ図に示されるスクロール要素の内面もまた、ＮＱＮ₁、Ｎ₁Ｑ₁Ｎ₂、およびＮ₂Ｑ₂Ｎ₄の三つの部分からなっている。内側部分および外側部分は、それぞれ、内側部分に対しては、初期螺旋角度２２４°から最終螺旋角度７６３°まで伸び、また外側部分に対しては、初期螺旋角度１４８３°から最終螺旋角度１６６３°まで伸びる。内面Ｎ₁Ｑ₁Ｎ₂の中間部は、内側部分および外側部分を滑らかに連続的に接続し、また、外面の中間部と同じ母円を有する。第９図は、作動中に相互に嵌合する二つの同じでないスクロール要素を示してる。中間部のために、吸引ポケットおよび最終シール圧縮ポケットの容積は、仕様とは多少異なる。これは、スクロール要素の内面および外面の外側部分および／または内側部分の螺旋角度を多少変えることによって簡単に調節することができる。二つのスクロール要素が同じでないため、第９図に示すように、一対の圧縮ポケットＡ１およびＡ２の容積が多少異なるが、この差は、ほとんどの用途で影響しない。最終圧縮ポケットおよび固有容積比にも同様の事態が生じる。これらの差を補正するために、スクロール要素の内側部分の初期螺旋角度を調節することができる。通常、固有容積比の基本仕様からのずれはきわめて小さく、調節する必要はない。第１１図ないし第１３図を参照して、本発明にしたがって構成されたセミ・コンプライアント機構の三つの実施態様について説明する。第１の実施態様の場合、第１１ａ図および第１１ｂ図に示すように、第１スクロール部材６０の端板６１の外周面１６０は、同じ間隔で離間された三つの平坦縁１６１を有している。三つの位置決めブロック１６２が安定化機構を形成し、第１スクロール部材が「傾く」のを防止する。ブロック１６２は、メインハウジング２０にボルト１６３によって取り付けられている。ブロック１６２は、端板６１の平坦縁１６１にきつく接触し、それによって、スクロール部材６０が軸線Ｓ１−Ｓ１に対して垂直に維持され、かつ、ブロック１６２によりガイドされ、スクロール部材６０は軸方向に後退可能になっている。「軸方向」という用語は、ここでは、軸線に沿った直線状の運動を表すために用いられ、軸線を中心とした回転運動ではない。第１スクロール部材６０は、それが、メインハウジング２０の表面２４によって停止されるまで、スプリング７０によって、第２スクロール部材５０に向けて付勢されている。これにより、一方のスクロール部材のチップと他方のスクロール部材のベースとの間に適当なギャップ１６５が確保される。第２スクロール部材５０も、傾き防止のために安定化される。第２スクロール部材５０に対する安定化機構は、端板の一側でスラスト軸受けとして作用するハウジング２０と、スクロール部材５０および６０の間の空間内の高いガス圧力とによって与えられる。ギャップ１６５は、通常の動作中のチップとベースとの非接触を確保するために、十分に大きくする必要がある。他方、ギャップ１６５は、ギャップを通過する動作流体の漏れが、排出される流体に比べてきわめて小さいものになるか、または、通常の動作中に、スクロール部材のチップとベースとの間に形成される潤滑油膜によって全体的にシールすることができるように、十分に小さい必要がある。たとえば、軸方向の高さが２インチである鋳鉄スクロールコンプレッサは、この開示された設計に基づくと、冷間状態の下で０．００３０インチのギャップ１６５を必要とする。特に、異常な作動状態が原因で、第１スクロール部材６０の前面に作用する分離力がスプリングのバイアス力を越えると、第１スクロール部材６０は、それが位置決めブロック１６２の制限唇状部１６４によって停止されるまで、軸方向に後退する。第１２ａ図および第１２ｂ図は、本発明の第２の実施態様を示している。第１スクロール部材６０は、三つの安定化ピン２６１によって安定化され、メインハウジング２０に取り付けられる。これら安定化ピン２６１は、第１スクロール部材６０の回転または「傾き」を防止する。第１スクロール部材６０は、それが、メインハウジング２０の表面２４によって停止されるまで、スプリング７０により付勢されている。これにより、一方のスクロール部材のチップと他方のスクロール部材のベースとの間に適当なギャップ２６５が確保される。第１スクロール部材６０の前面に作用する分離力がスプリングのバイアス力を越えると、第１スクロール部材６０は、それが位置決めブロック２６２の制限唇状部２６４によって停止されるまで、軸方向に後退する。ブロック２６２は、ボルト２６３によって、メインハウジング２０に取り付けられる。第１３ａ図および第１３ｂ図は、本発明の第３の実施態様を示している。三つの弾性位置決め板３６１が、ボルト３６３によって、安定化ブロック３６２に取り付けられる。ブロック３６２は、ボルト３６６によって、メインハウジング２０に取り付けられる。位置決め板３６１は、溝３６７を有している。これらの溝３６７は、第１スクロール部材６０のリブ６４を堅固に保持し、それにより、第１スクロール部材６０を安定化させ、かつ、第１スクロール部材６０が回転し、また、軸線Ｓ１−Ｓ１に対して垂直な面で傾斜するのを防止するが、位置決め板３６１が弾性を有しているため、第１スクロール部材６０が軸方向に後退することを可能にする。安定化ブロック３６２は、縁部３６７の位置で、第１スクロール部材６０を堅固に保持し、第１スクロール部材６０の「傾き」を防止する。第１スクロール部材６０は、それが、メインハウジング２０の表面２４によって停止されるまで、スプリング７０により、第２スクロール部材５０に向けて付勢されている。これにより、一方のスクロール部材のチップと他方のスクロール部材のベースとの間に適当なギャップ３６５が確保される。第１スクロール部材６０の前面に作用する分離力がスプリングのバイアス力を越えると、第１スクロール部材６０は、それが安定ブロック３６２の制限唇状部３６４によって停止されるまで、軸方向に後退する。第１４図は、本発明の第４の実施態様の断面図を示している。この実施態様の基本動作原理は、第４図に示した装置の動作原理と同じである。しかし、この実施態様では、排出ガスが軸方向バイアス力を生じさせるために用いられる。したがって、第１４図は第４図に示したコンプレッサの改良型を示しており、これらの改良部分について、以下に説明する。第１４図に示すように、空気は、吸引口４９１を通過して、コンプレッサ１０に入り、その後、スクロール部材５０および６０により圧縮され、排出孔４９３および排出口４９５を介して排出される。排出ガスは、Ｏリング４９７を使用することによって、また、スリーブ６３と蓋４９８との間の公差を塞ぐことによって、排出チャンバ４９６内にシールされる。スリーブ６３および蓋４９８も、スクロール部材５０および６０に対して、付加的な安定化機構を提供する。排出口４９５は、ケーシング２３にボルト止めされる蓋４９８に溶接される。排出ガスは、スリーブ６３の内面４９９にバイアス力を与える。この内面４９９の一部は、バイアス力が、通常の動作中に、第１スクロール部材６０の前面に作用する分離力をわずかに越えるように選択される。したがって、第１スクロール部材６０は、第２スクロール部材５０に向けて付勢され、メインハウジング２０の表面２４によって停止され、二つのスクロール部材５０および６０のチップとベースとの間に適当なギャップ４６５を確保する。安定化ピン４６６は、第１スクロール部材６０が軸線Ｓ_i−Ｓ_iに対して、垂直な平面で回転するのを防止し、また、それが「傾く」のを防止する。前述したような異常な作動状態が発生したとき、第１スクロール部材６０は、それが唇状部４６４によって停止されるまで、バイアス力に抗して、軸方向に後退する。以上、説明した実施態様は、本発明の好ましい実施態様ではあるが、この技術分野の当業者は、本発明の本来の範囲から外れることのない構造、配置および構成などの変更を認識できるであろう。本発明は、添付した請求の範囲によって定義され、この請求の範囲の定義内で解釈できる文字どおり、または、均等な全ての装置および／または方法が、本発明に包含される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ【要約の続き】その中心軸線の方向に沿って移動する。したがって、摩損を防止することができる。

Claims

【特許請求の範囲】１．第１スクロール要素を有する第１スクロール部材と、前記第１スクロール要素に共役な第２スクロール要素を有する第２スクロール部材と、前記第１及び第２スクロール部材の間に軸方向のギャップを画定するバイアス機構を有し、前記第１スクロール要素が曲率を有する外側部分を有し、前記外側部分の曲率が外側部分を中心点に収束させて、前記外側部分が前記中心点と連続している場合に、前記外側部分が初期ターン数を与えるようにし、前記第１スクロール要素が中間部分を有し、中間部分が、前記第１スクロール要素が前記初期ターン数より少ない実際のターン数を持つように選択された所定の曲率を有することを特徴とするスクロール型排出装置。２．前記バイアス機構が、異常作動状態によって生じる分離力の下で、第１スクロール部材を第２スクロール部材から離れさせることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。３．さらに、前記第１スクロール部材が傾くのを防止する第１安定機構および前記第２スクロール部材が傾くのを防止する第２安定機構をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。４．一つ以上の湾曲部を有し、前記湾曲部の少なくとも一つの母円の中心に向けて収束する第１スクロール要素と、前記第１スクロール要素と共役な曲率を有し、前記母円の中心に向けて収束する第２スクロール要素とを有し、前記第１スクロール要素が曲率を有する外側部分を備え、前記外側部分の曲率が、前記外側部分を前記母円の中心に向けて収束して、前記外側部分が前記母円の中心に連続している場合に、前記外側部分が初期ターン数を与えるようにし、前記第１スクロール要素が中間部分を有し、前記中間部分が前記第１スクロール要素が前記初期ターン数より少ない実際のターン数を有するように選択された所定の曲率を有することを特徴とするスクロール型排出装置。５．固有容積比が２．５より大きいことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。６．前記外側部分の所定の曲率が、所望の装置の排出量を満たすように選択されることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。７．さらに、所望の装置の固有容積比を満たすように選択された所定の曲率を有する内側部分を備えていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。８．所望の容積比が２．５より大きいことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の装置。９．前記実際のターン数が４より少ないことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。１０．前記湾曲部がインボリュート螺旋状であることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。１１．前記第１スクロール要素および第２スクロール要素が、実質的に異なる幾何学的形状を有することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。１２．前記第１スクロール要素および第２スクロール要素が、実質的に同じ幾何学的形状を有することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。１３．ａ）外側部分および中間部分を有する第１スクロール要素を設計し、ｂ）前記外側部分を、前記外側部分が中心点と連続している場合に、前記外側部分が初期ターン数を与えるような曲率を有するように設計し、ｃ）前記中間部分を、第１スクロール要素が前記初期ターン数より少ない実際のターン数を有するように選択された曲率を有するように設計する工程を含むことを特徴とするスクロール型流体排出装置のスクロール要素設計方法。１４．さらに、ａ）前記第１スクロール要素の前記外側部分を、その所定の曲率が所望の装置の排出量を満たすよう選択されるように設計する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。１５．さらに、ａ）前記第１スクロール要素の内側部分を、所望の装置の固有容積比を満たすように選択された所定の曲率で設計する工程をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。１６．所望の容積比が２．５より大きいことを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の方法。１７．前記実際のターン数が４より少ないことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。１８．前記曲率が、インボリュート螺旋状であることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。１９．前記第１および第２スクロール要素が、実質的に異なる幾何学的形状を有することを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。２０．前記第１および第２スクロール要素が、実質的に同じ幾何学的形状を有することを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。２１．前記中間部分が前記内側部分と前記外側部分とを滑らかに接合することを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。２２．ａ）外側部分、中間部分および内側部分を有する第１スクロール要素を設計し、ｂ）前記外側部分が中心点と連続している場合に、初期ターン数を与えるような曲率を有するように、前記外側部分を設計し、ｃ）第１スクロール要素が前記初期ターン数より少ない実際のターン数を有するように選択された曲率を有するように、前記中間部分を設計し、ｄ）前記第１スクロール要素の前記外側部分を、装置の所望の排出量を満たすように、その所定の曲率が選択されるように設計し、ｅ）前記第１スクロール要素の前記内側部分を、装置の所望の固有容積比を満たすように、その所定の曲率が選択するように設計する工程を含むことを特徴とするスクロール型流体排出装置のスクロール要素設計方法。２３．さらに、前記中間部分を、前記内側部分および前記外側部分に滑らかに接合する工程を有することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。２４．さらに、前記第１スクロール要素につり合った共役である第２スクロール要素を設計する工程を有することを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。