JPS6059439B2 - 確実容積型回転ねじ圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は回転ねじ圧縮機に関し、特に圧縮機の容量
と吐出圧力とを制御するためのすベリ弁使用のねじ圧縮
機に関する。

回転型ねじ圧縮機は確実容積型機械に属するが、これ
では作動流体は、らせんねじロータのグループとランド
が交互に噛合つて形成された圧縮室即ち閉鎖ねじ山内に
トラップされる。

すなす）ちねじロータはそのケーシングの胴部を画成す
る同一平面にある軸を有する交差内孔内て回転するよう
取付けられる。 螺旋ねじロータは回転して、瞬間的に
吸込口から閉ざされる山形（シエブロン形）セグメント
状の閉鎖ねじ山即ち圧縮室を形成し、その容積を減少し
て行き、次いで瞬間的にこの減少した容積を吐出口に開
放させ、このようにしてガスを圧縮して吸込口から吐出
口へ圧送するようになす。

圧縮室が吐出口又は吸込口に対して開放した場合これを
開放ねじ山と称するのに対して閉鎖ねじ山とは２個の噛
合つた螺旋ねじロータによつて画成されて吸込口からも
吐出口からも閉ざされている圧縮室を指す。圧縮機の容
量を制御するためと、圧縮機吐出口での作動流体の圧力
比または圧力を制御するための、すベリ弁がこれまで圧
縮機に取付けられていた。これらのすベリ弁はケーシン
グの胴部内にある軸方向に延ひる凹所内に入れられて内
孔と開口連通し、交互にかみ合うねじ山のそれぞれの側
部に連通する。エッチ・アール・ニルソン（Ｈ．Ｒ−Ｎ
ｉｌｓｓＯｎ）達に与えられた米国特許第３０８８６５
鰻ぱ゜らせん型回転ピストンエンジン調整用装置゛と題
するものてあるが、回転らせんねじ圧縮機内て前述のす
ベリ弁を使用する実例てある。圧縮機の作動室を形成す
るらせんねじ圧縮機の諸部品の潤滑と冷却をよくするた
め、液体冷媒、水、油および比較的低温のガスを、すベ
リ弁に備えられてねじ圧縮機の吐出口の上流にある圧縮
機作動室に開口しかつすベリ弁の移動と共に自動的に吐
出口を移動させるためすベリ弁と一緒に運動−自在な開
口によつて、圧縮機の圧縮室即ち閉鎖ねじ山に噴射する
試みがこれまでになされた。

このすベリ弁は機械の吸込側に近い圧縮作動流体の一部
を吸込口にバイパスして戻すことによつて圧縮機の容量
を制御する。このような液体冷媒噴射は．“ねじ圧縮機
の噴射冷却゛と題するムーデイ（ＭＯＯｄｙ）らの米国
特許第３７９５１１７号がとりあげた主要な課題である
。本発明は、すヘリ弁部材の制御縁により決まる吐出点
における閉鎖ねじ山即ち圧縮室の流体圧力！を圧縮機吐
出口の作動流体のライン圧力に一致させるため、すベリ
弁部材を自動的にシフトさせる装置を具えた確実容積型
回転ねじ圧縮機を提供するものてある。すベリ弁部材が
制御縁に向つて動いているとき・に吐出口内の圧力が閉
鎖ねじ山の圧力以下になれば、過剰圧縮が生じ、閉鎖ね
じ山によつて与えられるガス容積の圧力が直ちに減少し
て、圧縮機の吐出口または機械の高圧側の圧力に一致す
るようになり、このため過剰圧縮作用は無駄になる。

これは相当な動力損失になる。同様にすベリ弁部材の縁
に接する前に閉鎖ねじ山内で圧縮された作動流体の圧力
が吐出口内の作動流体の圧力以下としても、流体の連通
が吐出口と閉鎖ねじ山間にてきるときは、このガスは吐
出口の圧力になるまで圧縮される。過少圧縮または過剰
圧縮いずれかの結果としてかなりの動力損失が生じる。
本発明は上記欠点を除去する確実容積型回転ねｌじ圧縮
機を提供することを目的とする。

この目的を達成するための本発明の確実容積型回転ねじ
圧縮機は次の形式のものであり、この型式においては、
ケーシングが軸方向に隔てられた端壁部分間に置かれた
同一平面内にある軸を有する交差内孔によつて限定され
る胴部を備え、前記胴部の両端において前記内孔と連通
する吸込口および吐出口を有し、らせんねじロータがそ
れぞれのロータのランドをグループを噛合わせてそれぞ
れの内孔内で回転するように取付けられたグループとラ
ンドを有し、軸方向に延びる凹所がケーシングの胴部内
に内孔と開放連通するように設けられ、またすベリ弁部
材が前記凹所内て軸方向に滑動自在であり、前記すベリ
弁部材の内面はケーシングの内孔と連通する凹所の開口
に直面したケーシング内孔部分の包絡面を補足形成して
前記すベリ弁部材を直面したロータと密封関係に配置せ
しめ、吐出口がケーシングの胴部に配置され、前記すベ
リ弁部材は吐出口が全開となる一方の端位置と吐出口が
閉じる他方の端位置の両位置間て可動てある如きもので
ある。

本発明は上記形式のねじ圧縮機において、動力ピストン
シリンダ内で摺動できかつ前記すベリ弁部材に機械的に
連結された動力ピストンをもつ流体モータを具え；流体
圧力供給源と２つの端位置間を移動するパイロット弁ス
プールとをもつパ３イロツト弁を具え；すベリ弁部材は
前記吐出口に隣接して設けた圧縮室感知口を有し、前記
パイロット弁は一端を流体ラインにより圧縮機吐出通路
に連結し、他端を流体ラインにより前記感知口に連結し
、かくして前記吐出通路内のガス圧と前記圧縮室内のガ
ス圧力を前記パイロット弁スプールの両端に加えるよう
になし、前記パイロット弁を通じて前記動力ピストンに
与えられる流体が前記両圧力をバランスさせるよう前記
すベリ弁部材を移動させるように構成し、吐出前に圧縮
室内の作動流体の過少圧縮又は過剰圧縮を防止するよう
になした点に特徴を有する。

本発明によれば、すベリ弁部材は閉鎖ねじ山の所まて開
口する感知口を有し、すベリ弁内の導管装置は圧縮機の
吐出圧力を圧縮機吐出口のガス圧力と比べるため圧縮機
ケーシングの外部にある装置に前記の閉鎖ねじ山圧力感
知口に連通するのが好ましい。

すベリ弁部材はシリンダ内に滑動自在でピストン棒によ
りすベリ弁部材に連結される動力ピストンで軸方向にシ
フトされるのが好ましい。差圧に応答するパイロット弁
が動力ピストンのそれぞれの側に流体の流れを出入りさ
せて制御し、すベリ弁部材をシフトさせて２つのガス圧
力をバランスさせる。動力ピストンに流体圧を加えたり
減じたりして制御するパイロット弁は、パイロット弁の
位置、従つて動力ピストンとすベリ弁部材の位置を制御
するため閉鎖ねじ山圧力と吐出口圧力に直ちに影響を与
える両端にランドをもつ弁スプールからＡるのが好まし
い。本発明の一実施例では、一対のすベリ弁がたがいに
噛み合うねじの両側にあるねじ圧縮機に設けられるが、
これらのすベリ弁部材は本発明の弁と同一である。

すベリ弁部材はケーシングの胴部分が向合う側に設置さ
れて、両端位置間で移動でき、一方の端位置て吐出口を
全関し、他方の端位置て吐出口を実質的に閉じる。各弁
部材の長さはこれら両端間のロータの対向部分の残り長
さ全体をカバーするのに十分の長さとする。すベリ弁部
材の方向は反対になつている。ねじ圧縮機はいずれの方
向にも駆動されるが、この場合ねじ圧縮機の回転方向に
よつて口は吸込口としてまたは吐出口としていずれかの
働きをする。すベリ弁部材は交互に圧縮機の容量を制御
するか、または圧縮機吐出ライン圧力をすベリ弁部村を
シフトさせるこ，とによつて閉頷ねじ山圧力と一致させ
るかのいずれかを行なう。圧縮機の回転方向を逆にする
ことによつて、双方向圧縮機をヒートポンプまたは冷凍
霜取りに使用するとき逆転弁を設ける必要はない。以下
本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する
。第１図は本発明の回転ねじ圧縮機の一実施例を示す図
である。

回転ねじ圧縮機１０は端壁部分１４と１６間に置かれた
中央胴部１２を有し、２つの交差内孔（その１つの内孔
１８が図示されている）によつて形成される作動スペー
スを画成するケーシングからなる。この作動スペースは
らせんねじロータ２０を収める。ねじロータ２０は第２
のらせんねじロータ２１と噛み合つている。ロータ２１
は、ロータ２０と同一面内にあつてかつケーシングの胴
部１２を貫通する軸を有する。この観点からすると、ら
せんねじ圧縮機は従来通りで、雌雄のロータはらせんの
ランド間に介在するグループを有し、軸受によつて内孔
中に回転するよう取付けられる。たとえばねじロータ２
０は端壁部分１４の軸受２４内に支持されることによつ
て軸２２に回転するよう装着され、一方軸２２は端壁部
分１６に担持される減摩軸受２６で支持され、端部ベル
２８内にスリーブ３０で取付けられる。軸２２は端部ベ
ル２８を貫通しており、その軸端にはスプライン３２を
設けてねじ圧縮機を駆動する原動力を提供する電動機等
（図示せず）にねじ圧縮機が連結されるようにする。第
１図の実施例では、ねじ圧縮機はガスまたは他の作動流
体が端壁部分１４内の吸込通路３４を通過して吸込口３
６を経て雌雄のロータがたがいに噛み合うらせんのラン
ドとグループで形成される作動スペースに入るように単
一方向に回転される。

第１図の実施例には圧縮機の容量制御は存在せす、本発
明の真髄は特殊な機能、すなわち機械の吐出側、換言す
れば端壁部分１６に隣接する側の閉鎖ねじ山圧力を、す
ベリ弁部材３８の端にある高圧の吐出口４０のガスのラ
イン圧力と一致させる機能を発揮するため全体を符号３
８て示すすベリ弁部材を使用するにある。雄ロータのラ
ンドのブランクが凸状に彎曲してそれらの間にあるグル
ープが雌ロータのピッチ円のほぼ内側にあるのがこれら
雌雄ロータの特徴である。さらにランドの有効包囲角が
３６００以下てあることもこのような雌雄ロータの特徴
である。従つてケーシングには吐出口４０が設けられて
おり、その主要部はロータの軸を通過する平面の一方の
側にあつて、吐出口４０は機械の高圧端壁部分１６内に
置かれている。吐出口４０は端部ベル２８内に形成され
た吐出通路４２と流体連通している。前述したように、
ケーシングの低圧端壁部分１４には吸込通路３４が設け
られ、この通路３４は吸込口３６を介して内孔１８を含
む内孔によつて吐出口４０に対してロータ軸を通過する
平面の反対側に限定される胴部の吸込口側と連通する。
ケーシング胴部１２はさらに中央に置かれた軸方向に延
びる円筒状凹所４４を備えており、凹所４４は一端が吐
出口４０と開放連通し、他端が低圧端壁２６を超えて、
軸方向に延びている。

従つて凹所４４は内孔によつて形成される作動スペース
に開いている。長手方向に滑動自在なすベリ弁部材３８
を担持しているのはこの凹所４４てある。凹所内のすベ
リ弁部材３８の軸方向位置はピストン棒４６により調節
される。ピストン棒４６はその反対端で流体モータ５１
の動力ピストン４８にすベリ弁部材３８を機械的に連結
している。動力ピストン４８は動力ピストンシリンダ５
０内に密封され滑動自在に支持される。ピストンシリン
ダ５０はケーシングの低圧端壁部分１４に機械的に連結
され、ケーシングの端壁部分内のパッキン５２中を滑動
自在に延びるピストン棒４６によつてシールされる。端
部キャップ５２″が機械的にシリンダ５０の端部に連結
されてピストン４８を滑動自在に入れるシリンダ５０内
に密封室５４を形成している。２つのロータに面するす
ベリ弁部材３８の内面５６は、内孔の切除部分の置換え
に便利な形状になつている。

すベリ弁部材３８の一部はケーシングの端壁部分１４の
凹み部分６０に次に述べるように滑動自在に密封係合す
る。すなわぢすベリ弁部材の位置がどこにあつてもその
位置にかかわりなくこの弁部材は凹み部分６０とケーシ
ングの高圧側端壁部分１６との接触面即ち端面６２とて
きまる。両端位置間の移動範囲にわたるロータの対向部
分の残り長さ全体をカバーするに足る長さを有している
。換言すれば、２個の端位置間、即ち圧縮器の完全ロー
ド位置と完全アンロード位置の間をすベリ弁部材がシフ
トしてもこれに関係なく適切な圧縮プロセスが行なえる
よ．うな表面積をすベリ弁部材の内面５６がもつように
なす。圧縮の間、フレオンのようなガス状冷媒の弾性流
体は低圧口３６を通つてロータのグループ中に吸引され
てグループをみたす。

ロータが回転する−と、圧縮機の底部すなわち高圧側で
たがいに噛合う雌雄ロータのランドの組合せ対はシエプ
ロン形（山形）の作動室を形成する。ロータか引続き回
転すると、圧縮室即ち閉鎖ねじ山を構成するこれらの作
動室は、所定の圧縮室又は閉鎖ねじ山の先端をきめる任
意の２つのランド間の相互噛合点が高圧端壁６４の方に
軸線方向に動くにつれて容積を減少して、圧縮室の容積
を減少させる。この容積の減少は相互噛合点が高圧端壁
６４の平面に達して零位置の底に達するまで続く。圧縮
室の閉鎖はすベリ弁部材３８の内面５６によるが、この
内面は圧縮室即ち閉鎖ねじ山の境界を決めるランドの頂
上と向合つてシールするようになつている。”圧縮室の
前縁を決めるロータのランドの峰がすベリ弁部材３８の
制御縁６６を通るとき圧縮流体の排出が行なわれる。こ
の制御縁は閉鎖ねじ山または圧縮室と吐出口４０間を連
通するためすベリ弁部材３８の右縁を実質的に構成する
。すべり弁部材３８の左方への動きにより圧縮時間は短
縮するが、右方への動きにより圧縮時間は増加し、圧縮
機の吸込みと吐出し間で圧力比が増加する。かくしてす
ベリ弁部材の制御縁６６に達する閉鎖ねじ山の前にある
閉鎖ねじ山の始めの体積を一定と仮定すれば、前記操作
によりすべて弁部材は圧縮機の圧縮比を変更させること
がてきる。これにより閉鎖ねじ山から吐出口４０への排
出ガスの圧力を事実上制御てきる。すベリ弁部材が制御
縁６６に向つて動いているときに吐出口４０内の圧力が
閉鎖ねじ山の圧力以下になれば、過剰圧縮が生じ、閉鎖
ねじ山によつて与えられるガス容積の圧力が直ちに減少
して、圧縮機の吐出口または機械の高圧側の圧力に一致
するようになり、このため過剰圧縮作用は無駄になる。

これは相当な動力損失になる。同様にすベリ弁部材の制
御縁６６に接する前に閉鎖ねじ山内て圧縮された作動流
体の圧力が吐出口４０内の作動流体の圧力以下としても
、流体の連通が吐出口と閉鎖ねじ山間にてきるときには
、このガスは吐出口の圧力になるまで圧縮される。過少
圧縮または過剰圧縮のいずれかの結果としてかなりの動
力損失が生ずるが、これらの損失は第３図と第４図に明
瞭に示されている。本発明は、すベリ弁部材３８の制御
縁６６により決まる吐出点における閉鎖ねじ山即ち圧縮
室の流体圧力を吐出口４０の作動流体のライン圧力に一
致させるため、すベリ弁部材３８を自動的にシフトさせ
る装置を提供するものでる。

この観点に基づいて、すベリ弁部材はその内面５６にお
いて、閉鎖ねじ山に開口し、圧縮サイクルで吐出口直前
にある圧縮作業流体の圧力を抜取ることのできる、吐出
口に隣接してすベリ弁部材に設けた圧縮室惑知口７２を
形成する傾斜通路７０を備えている。すベリ弁部材はさ
らに内孔７４を有し、ピストン棒４６の小径部分４６ａ
の延びる開口を形成する環状凹所７６を備えている。ピ
ストン棒の大径部分４６ｂは肩７８を形成し、この肩７
８はピストン棒４６をすベリ弁部材３８にロックするた
めにその頭端８１と協力する。ピストン棒４６はその中
心に内孔８０が穿孔されており、内孔８０は棒のほぼ全
長にわたつて延ひるが拡大された頭端８１で閉じられて
いる。複数個の半径方向孔８２がピストン棒４６に穿孔
され、流体はピストン棒の内孔８０を凹所７６により限
定されるすベリ弁部材内の空所と連通し、傾斜通路７０
を介して感知口７２に連通している。ピストン棒４６は
その反対端にはめ込み式の固定管８４を有し、この固定
管８４は内孔８０に滑動自在に支持されて端部キャップ
５２″に固定されてシールされている。端部キャップ内
の流体通路８６はライン８８によりパイロット弁９２の
パイロット弁ケーシング９０に流体連結されている。パ
イロット弁９２は長手方向内孔９４を有し、４個のラン
ド９８，１００，１０２および１０４からなるパイロッ
ト弁スプール９６が内孔９４内を滑動する。これらのラ
ンドは弁ケーシング内の内孔９４より僅かに直径が小さ
い。これらのランドは細い直径部分１０６により連結さ
れている。軸方向孔１０８と１１０をもつほかに、入口
孔１１２は矢印１１６方向に供給する流体圧力供給源か
ら出るライン１１４に連結され、一方、孔１１８と１２
０がこのバイ罎ント弁から流体を排出する共通の排出ラ
イン１２２に連結されている。弁ケーシング９０の反対
側には、流体孔１２６と１２８があつてこれらの流体孔
はそれぞれライン１３０と１３２によつて動力ピストン
４８の両側でこのピストン４８を移動させる室５４に通
じている。室５４はピストン棒４６の内孔８０から流体
シールされている。パイロット弁９２と動力ピストン４
８は従来設計の流体サーボ回路を構成する。矢印１１６
により指示される圧力流体は動力ピストン４８の左方側
か右方側のいずれかに選択的に加えられるが、反対側の
動流体はパイロット弁９２により排出ライン１２２にド
レーンされ、場合によつては孔１１８かまたは孔１２０
から矢印１２４に示すように溜め（図示せず）に戻され
る。らせんねじロータは通常高速回転するものであり、
このロータ回転により閉鎖ねじ山と感知口７２とが断続
的に連通して検出される圧力は厳密には閉鎖ねじ山の平
均圧力であり、この平均圧力信号を惑知口を経てパイロ
ット弁９２に伝える。

この平均圧力を回転ねじ圧縮機において、一般的に閉鎖
ねじ山圧力と称する。本発明にとり重要なことは、ライ
ン８８が閉鎖ねじ山感知口７２をパイロット弁９２の弁
スプール９６のランド９８の左側に流体連結することで
ある。

反対の軸方向孔１１０はライン１３６を経て次に述べる
ように圧縮機の吐出通路４２に流体連結される。すなわ
ち吐出ガスライン圧力は弁スプール９６に加えられるが
、特にランド１０４の外端面に加えられる。ランド９８
と１０４の端面の表面積は同一てあるから、圧縮機の吐
出通路４２内の圧力が、任意の瞬間に孔７２によつて感
知される閉鎖ねじ山内の圧力より、高いかまたは低いか
のいずれかによりパイロット弁は右または左にシフトす
る。パ，イロツト弁スプール９６を図示の位置にすると
、作動流体１１６は動力ピストン４８の左方側に入つて
ピストンを左方から右方に移動させる傾向を生じ、この
ため圧縮機はガス圧力を従来よりも高い圧力レベルて排
出孔に排出させる。もちろんこのことは感知口７２によ
り感知される圧力を増加させようとする。この圧力は傾
・斜通路７０、凹所７６、半径方向通路８２、ピストン
棒の内孔８０、端部キャップ５２″の通路８６および通
路８８と孔１０８を介してパイロット弁スプール９６の
ランド９８の左方端面に伝達される。この圧力がスプー
ルの反対側でランド１０４に働らく吐出通路４２内の圧
力以上になると、パイロット弁９２は左から右にシフト
し、これによつて矢印１１６により示す流体圧を動力ピ
ストン４８の右方端面に加えてすベリ弁部材を右から左
にシフトさせて圧縮サイクルの始まる前に閉鎖ノねじ山
即ち圧縮室を吐出口４０においてライン圧力に開くこと
によつて、吐出口４０における閉鎖ねじ山即ち圧縮室の
圧力を低下させる。第２図は本発明の第２実施例を示す
図で、回転型らせんねじ圧縮機がどの方向にも作動する
のに適するようになつており、機械の吸込側すなわち低
圧側を機械の高圧側すなわち吐出側となすこと、またそ
の逆になすことも成立する。

この実施例ては第１図の実施例と比較して、同一要素に
は同一の数字記号を付けてある。さらにこの実施例の特
徴は第２のすベリ弁部材３８″を使用していることてあ
り、部材３『はすベリ弁部材３８と反対側の、噛合うね
じの側にケーシング構造によつて滑動自在に担持されて
おり、サーボ制御の動力ピストンによつて両端の位置間
を確実に駆動される。動力ピストン及びこれと協動する
パイロット弁は実質的にすベリ弁部材３８に関して使用
されるパイロット弁及び動力ピストンと同様なものであ
る。すベリ弁部材３８と３８″は逆向きになつており、
それぞれ機械の吐出側と吸込側と組合わされている。し
かし圧縮機の回転が逆になると、吐出側と吸込側の配置
は逆となる。この点については第２図によれば、第２実
施例の回転型らせんねじ圧縮機１０は端壁部分すなわち
１４″と１６″間におかれた中央胴部を有し、従来のや
り方で２つの交差内孔により形成される作動スペースを
与えるケーシング構造からなる。これらの内孔はらせん
ねじロータ２０と２１を収める。これらのロータはたが
いに噛合うらせんランドとその間に介在するグループを
有し、さらに同一平面内にある軸を有し、ケーシング構
造の胴部１２″を貫通している。らせんねじロータ２０
は第１実施例と同じようにして軸２２に取付けられてい
る。第１図の実施例に関連して先に述べた詳細の多くは
記述を短縮するため故意にここでは省略したが必要なら
ば第１図の実施例の記述を参照されたい。第１実施例に
対して第２実施例の作動の類似を説明するため、作動流
体たとえば冷媒ガスは吸込通路３４に入つて吸込口３６
を介して機械の吸込側すなわちロータ２０と２１を収め
る２つの交，差内孔と相互に噛合うロータとによつて限
定される作動室を通過する。しかしこの実施例では、機
械容量の制御はすベリ弁部材３『によつて行なう。この
すベリ弁部材３『は相互に噛合うねじロータの軸を含む
平面に対してすベリ弁部材３８の反対側に配置されてい
る。ねじロータ２０と２１は中央胴部１２″により担持
される。

軸２２は第１実施例のやり方て軸受により支持される端
部ベル２『を貫通する。また軸２２はスプライン３２を
有し、このスプライン３２はこの場合可逆電気駆動モー
タに機械的に連結される。モータは第５図に記号Ｍで図
式的に示されている。第１図の実施例とは反対に、ねじ
圧縮機は吐出通路４２を吸込通路にし、吸込通路３４を
吐出通路にするように逆方向に回転することができる。
この配置では、ケーシング構造にはこの場合高圧排出孔
としての働きをする吐出口４０が設けられている。吐出
口４０は機械の端壁部”分１６″に隣接して置かれ、ロ
ータの軸を通る平面の片側に位置する。吐出口４０は吐
出通路４２と流体連通している。第１実施例と違つて、
ケーシング構造の胴部１２″は反対向きで中央に置かれ
た軸方向に延びる円筒形凹所４４と４４″を備えており
、これらの凹所はそれぞれねじロータ内孔により形成さ
れる作動スペースに開口する。

凹所４４と４４″はたがいに向合つている。この場合凹
所４４は長手方向に滑動自在なすベリ弁部材３８を入れ
ており、一方凹所４４″は反対に向けられた長手方向に
滑動自在なすヘリ弁部材３『を入れている。第１実施例
と同様なやり方で凹所４４内のすベリ弁部材３８の軸位
置はピストン棒４６により調節される。ピストン棒４６
はすベリ弁部材３８を棒の反対端で流体モータ５１の動
力ピストン４８に機械的に連結する。動力ピストンシリ
ンダ５０内にシールされて滑動自在な動力ピストン４８
により、すベリ部材３８は端壁部分１６″の端壁６４と
端壁部分１４″内の凹所６０とによつて限定される位置
間で軸方向にシフトできるようになつている。シフトを
行なうには全体を９２で示すパイロット弁によるが、パ
イロット弁９２は矢印１１６で示される供給源から出て
パイロット弁を通る加圧流体の供給と排出を制御し、シ
リンダ室５４に入つて動力ピストン４８の所定の側を押
し、矢印１２４て図式的に示す溜めに行く排出ライン１
２２によつて動力ピストンの反対側から流体を戻すのて
ある。パイロット弁９２はライン１３０と１３２によつ
て動力シリンダ５０に連通している。パイロット弁９２
に関しては、弁スプール９６は第１図の実施例と同一て
大体同じに作動する。第１実施例と同じように、ロータ
に面するすベリ弁部材３８の内面の形状はケーシング構
造のねじロータ内孔の切欠き部分のための置換えができ
るようになつており、すベリ弁部材３８の一部が連続的
に、滑動自在にかつ密封自在にケーシングの端壁部分１
４″の凹部に係合し、すベリ弁部材３８の位置にかかわ
らず、弁部材が凹所６０とケーシング端壁部分１６″の
面６４とできまる両端位置間の運動範囲を通じてロータ
構造の向合う部分の残りの長さ全部をカバーするに十分
な長さを有するようになつている。同様に、すベリ弁部
材３『に関しては、ロータに面する内面５『の形状は内
孔の切欠き部分のための置換えができるようになつてお
り、すベリ弁部材３８″の一部は滑動自在に密封自在に
ケーシングの端壁部分１６′の凹部６『に係合して、弁
部材は凹部６『とケーシングの端壁部分１６″の端面６
４″とにより決まる両端位置間の運動の範囲を通じてロ
ータ構造の向合う部分の残りの長さをカバーするに十分
な長さを有している。

すベリ弁部材３『の向きがすベリ弁部材３８の向きと反
対である以外は、２つのすベリ弁部材は似ており、その
作動も似ている。ただし異る点はおのおのが機械の運転
中異なる機能を発揮することてある。その機能はねじ圧
縮機の回転方向が変わるに応じて自動的に変化すること
である。この点に関し、すベリ弁部材３『はシリンダ５
『内に滑動自在にはめられる流体モータ５「の動力ピス
トン４８２にピストン棒４６′によつて連結される。端
部キャップ５２″により支持される固定管８４″は棒４
６″内にはめこみ式ではめ込まれる。棒４６″は内部に
通路８『を有し、通路８０″は管８４″によつてライン
８８″をすベリ弁部材圧力感知口７２″に流体連結する
。この連結はすベリ弁部利３８″内の傾斜通路７『と凹
部７６″および棒４６″の半径方向孔８２″によつて行
なわれる。すベリ弁部材３『はピストン棒に固定され、
ピストン棒はピストン４『を固着支持するから、すベリ
弁部材３８″をピストンと共に移動させる。ピストンの
位置は室５４″内で変わるが、それは該室のどのピスト
ン側がパイロット弁９２″から出るライン１３『と１３
２″を介して加圧流体をうけるか否かによるものである
。パイロット弁９２″は実質的に９２と同一であつて、
すベリ弁部材３８″用のサーボ装置はすベリ弁３８用の
それと同一である。加圧流体はピストン４『の所定の側
の室の５４″をかえるため選択的なやり方で弁スプール
９６″によつて分配するためライン１１Ｃを介してパイ
ロット弁９２２に入る。流体は移動流体を受入れる側と
は反対のピストン側からライン１２２″を経て溜めに戻
される。ライン８『はねじ圧縮機の感知口７２′におけ
る閉鎖ねじ山内のガス圧力をパイロット弁に伝達する。
このパイロット弁はパイロット弁ランド９『の外端面に
作用する。パイロット弁の反対側ではランド１０Ｃの端
面がライン１３６″内の流体圧力を受けており、ライン
１３『は圧縮機ケーシングの端壁部分１４″内の通路３
４に開口している。前述の実施例と違つて、パイロット
弁９２の孔１０８と１１０はそれぞれ達するライン８８
と１３６、およびパイロット弁９２″の孔１０『と１１
『に達するライン８『と１３６″は締切弁を有し、圧縮
機が一方向かまたは他方向に駆動されるか否かによつて
すベリ弁部材の作動を制御したり、しなかつたりする。

この点については、ライン８８は弁１５０を有し、ライ
ン１３６は弁１５２を有し、ライン１３６″は弁１５２
″を有し、ライン８『は弁１５『を有する。これらの弁
は自動的に作動するかまたは手動で作動されてこれらの
ラインを閉めたりまたは開いたりすることができる。さ
らにライン８内で締切弁１５０とパイロット弁の孔１０
８間には、ライン８８に流体連結されるライン１５４が
存在する。

ライン１５４はもう一つの締切弁１５８を有する。パイ
ロット弁の反″対側ては、ライン１５６が締切弁１５２
と孔１１０の中間てライン１３６とＴ字状に連結されて
いる。ライン１５６は締切弁１６０を有する。同一のや
り方でライン８『は締切弁１５『と孔１０８″の中間に
Ｔ字連結のライン１５Ｃを備えている。ライン１５４″
は締切弁１５８″を有し、孔１１『と締切弁１５２″間
のライン１３６″はライン１５６″に流体連結されてい
る。ライン１５６２は締切弁１６『を有する。ライン１
５４，１５４″，１５６，１５６′は選ノ択的にこれら
に流体圧力信号を与えて、それぞれのパイロット弁のパ
イロット弁スプールが左または右にシフトされて所望の
システム作動で決まるやり方ですベリ弁部材を確実に駆
動する。

これにより、２個のすベリ弁部材３８と３８″のうちの
一方が容量制御の機能を果すことができ、同時に他方は
圧縮機作動室内の閉鎖ねじ山圧力を吐出口における圧縮
機吐出ライン圧力に自動的にバランスさせようと努める
。たとえば、第２図の実施例では、図中の矢印に示すよ
うに、通路３４は吸込通路で、通路４２が圧縮機の吐出
通路とすれは、すベリ弁部材３８は閉鎖ねじ山圧力を吐
出口４０の吐出ライン圧力にバランスさせる働きをなし
、一方すベリ弁部材３８″は容量制御の作用をする。

この容量制御の場合、すベリ弁部材３８を制御するサー
ボ装置に対しては、ライン１５４と１５６内の締切弁１
５８と１６０は閉鎖され、ライン８８と１３６内の弁１
５０と１５２は開かれる。すベリ弁部材３『用のサーボ
装置内ては、ライン１３６″内の締切弁１５２″とライ
ン８８内の締切弁１５『が閉鎖される。なお、ライン１
５６″内の弁１６『とライン１５４゛内の弁１５『は開
いている。これによる効果は、パイロット弁スプール９
６がランド９８と１０４によつて感知口７２における閉
鎖ねじ山内のライン圧力を機械の吐出側におけるライン
圧力すなわち吐出通路４２内の圧力と比較させることが
できることにある。従つてすベリ弁部材３８はこれら２
つの圧力をバランスさせるため自動的に左または右にシ
フトする。これより、弁部材３８はこの場合この実施例
では第１図の実施例におけると同一の機能を発揮する。
パイロット弁９２″に関しては、弁１５２″と１５『は
閉じていて、すベリ弁部材３『は左または右にシフトし
て容量制御の機能を果す。

ライン．１５６″内の弁１６『の上流に矢印ＣＰて示す
ように、矢印が示す制御圧力信号が、弁スプール９６″
のランド１０４″の端面に加わつたとき、図示するよう
にパイロット弁スプール９６″を左方から右方にシフト
させ、流体をライン１３『を介．して室５４″に入れて
、動力ピストン４『の右方端面に作用させる。これによ
りすベリ弁部材３８″は右方から左方にシフトする傾向
が与えられこの場合にはすベリ弁部材３『の縁６６″を
左方にシフトさせることによつて吸込口３６の相互に・
噛合うねじに対する開口面積を減少させる。ねじ圧縮機
の設計は、すベリ弁３８″の端面６２″がケーシング端
壁部分１４″の端面６４″に接触する位置にすベリ弁３
８″がきたとき、機械が最小の容量をもつようにすする
。従つてすベリ弁部材３８″が左から右にシフトするに
つれて、機械の容量は増加する。というのは相互に噛合
うねじとこのねじのはまる内孔によつて限定される作動
スペースが吸込口に露出する大きさが大きくなつていく
からである。吸込通路３４から入るガスは、閉鎖ねじ山
内に捕捉された体積の圧力がこの体積の減少中に入口圧
力に達するまで、機械によつて何らの仕事も消費される
ことなく等エントロピー膨ｌ張と再圧縮を受ける。相互
に噛合うねじはすベリ弁部材３『の制御縁６６″により
機械の吸込側に開口しているので、吸込ガスの所定の体
積が閉鎖ねじ山内に密閉されてきて、この閉鎖ねじ山体
積が再圧縮前に瞬間的に増加するので、この体積は膨張
する。等エントロピー膨張および再圧縮が起るのはこの
サイクルの期間である。しかしこれは、捕捉された体積
が引続き減少する間に入口圧力に達するまで、圧縮機か
ら何らの動力を吸収することなく達成される。第３図は
第２図の圧縮機の典型的な冷却サイクル中の圧カー体積
をプロットした図である。

この場合、理想的にアンローデングの等エントロピー膨
張と再圧縮は本発明のすベリ弁部材３『によつて与えら
れる。通常のすベリ弁部材では膨張は点Ａから点Ｂ″へ
再圧縮は点Ｂ″から点Ｃへ至る曲線部分によつて示され
るが、これに比して、本発明の二重すベリ弁部材３『で
は機械中に供給される仕事なしで膨張は点Ａから点Ｂへ
再圧縮は点Ｂから点Ｃへと起る。前記先行技術の弁部材
は捕捉された体積の初期圧縮を許すもので、その体積の
一部は次に機械の吸込側に戻されるようになつており、
捕捉された体積の部分圧縮は損失となる。機械の容量を
低減させる必要があるとすれば、締切弁１６『，１５２
″，１５『を閉じて制御信号をライン１５『に加える。
弁１５『が開いて制御信号がランド９『の端面に加えら
れ、スプール弁９６″を左方にシフトさせ高圧流体が動
力ピストン４８゛の左側に加えられるようになし、アン
ロードすベリ弁部材３『をシフトさせる。この弁部材３
『は機械にロードするためには左から右へ容量制御また
はアンロード機構として作用する。すベリ弁部材３『が
要求に応じて機械の容量を制御するため作動している間
、すベリ弁部材３８は圧縮機の吐出通路４２及び吐出口
４０のすぐ下流側の圧力を惑知口７２により感知される
閉鎖ねじ山圧力と自動的に一致させるようにシフトして
いる。

この場合、弁１５０と１５２は開き、弁１５８と１６０
は閉じている。この操作の効果一は、第３図によつてさ
らに明らかである。第３図では、閉鎖ねじ山内のガスが
吐出通路４２内のガスよりも大きな圧縮度で圧縮される
と仮定すると、閉鎖ねじ山がすベリ弁部材３８の縁６６
によつて吐出口４０に露出される点に達したとき、その
直後にガス圧力は吐出通路のガス圧力と等しくされる。
過剰圧縮損失または圧力降下従つて無駄なエネルギーが
点Ｂから点Ｅへの曲線部分とその間の仕事を、点Ｄ，Ｅ
およびＦで囲む区域と比較することによつて明らかであ
る。（第３図）。かくして、可変の吐出締切によつて理
想的な圧縮プロセスが達成でき、理想的な吐出点が圧縮
機のうける状態の変化にかかわらずいつも保たれる。第
５図においては、モータＭは三相電源１，２，３に対応
する３本の巻線Ａ，ＢおよびＣを有している。しや断器
１７０によりモータのリード線１７２，１７４，１７６
がラインからしや断される。３本のリード線のうちどの
２本も逆にすることができ、ソレノイド作動スイッチ１
７８がコイル１８０を包含して、コイル１８０は付勢さ
れると、次のように電源の相２と３に対してライン１７
４と１７６を切換える。すなわち巻線Ａは相３に連結さ
れ、巻線Ｃはライン１７６によつて可動接点１８『を介
して相２に連結される。モータはソレノイド１７８の付
勢前にまた接点１８０″の切換え前に３相電源から切り
離すべきである。このようにして圧縮機１『（第２図）
は２方向のうちいずれか一方向に駆動されるが、この駆
動によつて圧縮機はヒートポンプ運転に特に適するよう
になるかまたは前記切換えによつて圧縮機は逆方向に駆
動されて、このような装置に従来からある逆止め弁等を
使用することなく、周期的な除霜を行なう疑縮器コイル
に冷媒を供給することができる。

さらに加熱サイクル中、圧縮器１『がヒートポンプとし
て使用されれば、第４図に示す圧力曲線は、圧カー体積
プロットによつて、本発明の複数のすベリ弁部材を使用
する圧縮機１０″が等エントロピー膨張及び再圧縮によ
つて従来のすベリ弁部材のアンロードに起因する損失を
除く方法を示している。この場合通路３４は吐出通路と
しての働きをなし、通路４２は吸込通路としての働きを
する。本発明の装置により除去され、点Ａ，Ｂ″，Ｃ″
により限定される面積により図式的に示される従来のア
ンローディング損失の外に、従来の機械の有する過少圧
縮によるエネルギー損失は点Ｅ，Ｄ，Ｄ″により限定さ
れる面積からなる。従つて閉鎖ねじ山内の圧力を感知す
ることができずに、過少圧縮が生じ、閉鎖ねじ山が機械
の吐出側に開口したとき、閉鎖ねじ山圧力はすぐに吐出
口圧力に上昇して、圧縮ガスと閉鎖ねじ山体積内に逆流
したガスを排出するために過剰のエネルギーを吸収する
ことになる。図示しないが、圧縮機がヒートポンプ装置
に使用される所では、圧縮機を駆動モータは密閉型とし
て、ガスをモータ巻線のすぐ上を通過させるようにする
のがよい。

この場合モータは冷却サイクルのような１サイクルて圧
縮機の吐出により冷却され、また他のサイクルで吸込ガ
スにより冷却される。前述の説明から、絶対的な最小動
力消費が運転サイクル、凝縮温度、、圧縮機にかかるロ
ードの割合等にかかわらず達成できることがわかる。

圧縮機はそれ自体と関連のあるパラメータを感知するこ
とによつて、複雑な外部制御装置を必要とすることなく
自動的に、閉鎖ねじ山圧力を吐出ライン圧力とバランス
させるのである。次に本発明の実施の態様を列挙する。

ｊ（１）各場合において吐出口に隣接した閉鎖ねじ山内
の作動流体の圧力を感知する装置が、閉鎖ねじ山に開口
するすベリ弁部材３８，３『に設けられた感知孔７２，
７２″と、前記感知孔７２，７２″およびパイロット弁
９２，９２″と流体連通にあるすベリ弁部材内にある流
体通路装置７０，７『とからなる。

（２）前記実施の態様（１）において、前記圧力を比較
し、圧力を等しくするため前記すベリ弁部材を軸方向に
シフトさせる前記装置が、各場合に、パイロット弁９２
，９２″および動力ピストン４８，４『を包含するサー
ボ装置と、動力ピストンをすベリ弁部材３８，３『に作
用的に連結する装置と、感知口におけるガス圧力と吐出
口に隣接した吐出ラインのガス圧力を反対に前記パイロ
ット弁９２，９２″に直接加えて、前記すベリ弁部材３
８，３『を前記ガス圧力がバランスする位置にシフトさ
せるため前記パイロット弁から動力ピストン４８，４『
・＼流体を加えて制御する装置９８，１０４とからなる
。

（３）前記実施の態様（２）において、さらに比較する
べき前記ガス圧力を前記パイロット弁から選択的に切離
す装置１５０，１５２と、前記すベリ弁部材３８，３『
を駆動するため圧縮機の負荷を示す流体制御信号を前記
パイロット弁９２，９２″に直接選択的に加えるパイロ
ット弁９２，９２″とからなり、パイロット弁に信号を
加えることによつて、圧縮機の回転方向によつて前記パ
イロット弁の１つが容量を制御するように作動し、他が
前記圧力をバランスさせる働きをなしまたこの逆も行な
う。

（４）前記実施の態様（１）において、各すベリ弁部材
３８，３『をシフトするための前記装置が、前記すベリ
弁部材３８，３『と同軸のシリンダと、前記シリンダに
はまる動力ピストン４８，４『と、前記動力ピストンを
前記すベリ弁部材に機械的に連結するピストン棒４６，
４６″と、前記動力ピストン用の加圧流体源１１６と、
前記動力ピストンおよびピストンに連結された前記すベ
リ弁部材をシフトするため動力ピストンの１つの側か他
の側に選択的に印加するため前記加圧流体を前記動力ピ
ストンに作用的に加えるガス圧力差に応答するパイロッ
ト弁９２，９２″と、前記すベリ弁、前記ピストン．棒
およびパイロット弁スプール９６の位置と前記動力ピス
トンへの前記加圧流体の分布とを制御するため前記閉鎖
ねじ山圧力感知口７２″を前記パイロット弁に直接連通
させるための前記ピストン棒とを包含する流体通路装置
７『，．８２″，８『，８『とからなる。

（５）前記実施の態様（４）において、前記パイロット
弁９２″が円筒形ケーシングと、前記ケーシング内に滑
動自在に位置して最外位置間でシフト可能な弁スプール
９６とからなり、前記弁スプく−ルはその両端にランド
１０４″，９『を有しており、さらに前記ケーシングの
両端に軸方向孔１１『，１０『を有し、前記軸方向孔１
０８″の一つが前記閉鎖ねじと流体連通しており、前記
軸方向孔１１『の他が吐出口孔近くで圧縮機の吐出と流
体連通しており、これによつて前記サーボ弁スプール９
６″が直ちにガス圧力を比較し、前記ガス圧力をバラン
スさせるためすベリ弁部材３『をシフトさせるよう加圧
流体を動力ピストン４『に加える位置に自動的にシフト
させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のすベリ弁部材を使用して機械ｊの吐出
側の閉鎖ねじ山圧力を吐出口における吐出ライン圧力に
一致させる回転らせんねじ圧縮機の断面図、第２図は本
発明の第２実施例として複数のすベリ弁部材を使用した
ヒートポンプ用の可逆式回転らせんねじ圧縮機の断面図
、第３図は冷却サイクル間ヒートポンプ装置としての第
２図の回転らせんねじ圧縮機を容量制御のための従来の
すベリ弁使用のねじ圧縮機を比較して示す圧縮サイクル
圧カー体積線図、第４図は加熱サイクル間に作動するヒ
ートポンプ装置用として第２図のらせんねじ圧縮機を容
量制御のため単一の従来構造のすベリ弁を有する同様な
従来型ねじ圧縮機と比較した圧カー体積線図、第５図は
、第２図の圧縮機に動力として使用した電動機用にモー
タを可逆にする電気配線図てある。 １，２，３・・・三相電源、１０・・・回転ねじ圧縮機
、１２・・・中央胴部、１４，１６・・・端壁部分、１
８・・・内孔、２０，２１・・・ロータ、２２・・・軸
、２４，２６・・・軸受、２８・・・端部ベル、３０・
・・スリーブ、３２・・・スプライン、３４・・・吸込
通路、３６・・・吸込口、３８・・・すベリ弁部材、４
０・・・吐出口、４２・・・吐出通路、４４・・・凹所
、４６・・ゼストン棒、４８・・・動力ピストン、５０
・・・シリンダ、５１・・・流体モータ、５２・・・パ
ッキン、５２″・・・キャップ、５４・・・密閉室、５
６・・・内面、６０・・・凹み部分、６２・・・接触面
、６４・・・高圧端壁、６６・・・制御縁、７０・・・
傾斜通路、７２・・・感知口、７４・・・内孔、７６・
・・環状凹所、７８・・・肩、８０・・・内孔、８１・
・・頭部、８２・・・孔、８４・・・固定管、８６・・
・通路、８８・・ライン、９０・・・パイロット弁ケー
シング、９２・・・パイロット弁、９４・・・内孔、９
６・・・スプール、９８，１００，１０２，１０４・・
・ランド、１０６・・・直径部分、１０８，１１０・・
・軸方向孔、１１２・・・入口孔、１１４・・・ライン
、１１６矢印、１１８，１２０・・・孔、１２２・・・
排出ライン、１２４・・・矢印、１２６，１２８・・・
流体孔、１３０，１３２・・ライン、１３６・・・ライ
ン、Ｍ・・・モータ、１５０，１５２，１５２］５『・
・・弁、１５４，１５６・・・ライン、１５８，１６０
・・・締切弁、１５０″，１５２・・・締切弁、１５『
，１５『・・ライン、１５８″，１６０・・・締切弁、
Ａ，Ｂ，Ｃ・・・巻線、１７０・・化や断器、１７２，
１７４，１７６・・・リード線、１７８・・・スイッチ
、１８０・・・コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ケーシングが軸方向に隔てられた端壁部分１４、１
   ６間に置かれた同一平面内にある軸を有する交差内孔１
   ８によつて限定される胴部１２を備え、前記胴部の両端
   において前記内孔と連通する吸込口３６および吐出口４
   ０を有し、らせんねじロータ２０がそれぞれのロータの
   ランドとグルーブを噛合わせてそれぞれの内孔内で回転
   するように取付けられたグルーブとランドを有し、軸方
   向に延びる凹所４４がケーシングの胴部内に内孔と開放
   連通するように設けられ、またすべり弁部材３８が前記
   凹所内で軸方向に滑動自在であり、前記すべり弁部材の
   内面５６はケーシングの内孔と連通する凹所の開口に直
   面したケーシング内孔部分の包絡面を補足形成して前記
   すべり弁部材３８を直面したロータと密封関係に配置せ
   しめ、吐出口４０がケーシングの胴部に配置され、前記
   すべり弁部材は吐出口４０が全開となる一方の端位置と
   吐出口４０が閉じる他方の端位置の両位置間で可動であ
   る如き確実容積型回転ねじ圧縮機１０において、動力ピ
   ストンシリンダ５０内で摺動できかつ前記すべり弁部材
   ３８に機械的に連結された動力ピストン４８をもつ流体
   モータ５１を具え；流体圧力供給源１１６と２つの端位
   置間を移動するパイロット弁スプール９６とをもつパイ
   ロット弁９２を具え；すべり弁部材は前記吐出口に隣接
   して設けた圧縮室感知口７２を有し、前記パイロット弁
   ９２は一端を流体ライン１３６により圧縮機吐出通路４
   ２に連結し、他端を流体ライン８８により前記感知口７
   ２に連結し、かくして前記吐出通路内のガス圧と前記圧
   縮室内のガス圧力を前記パイロット弁スプールの両端に
   加えるようになし、前記パイロット弁を通じて前記動力
   ピストン４８に与えられる流体が前記両圧力をバランス
   させるように前記すべり弁部材３８をシフトさせるよう
   に構成し、吐出前に圧縮室内の作動流体の過少圧縮又は
   過剰圧縮を防止するようになしたことを特徴とする確実
   容積型回転ねじ圧縮機。