JPH0127272B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、容積式流体装置、更に詳細には、渦
巻部材を備えている容積式流体装置に関する。

同一ピツチの２個の相互に嵌合するスピロイダ
ルあるいはインボリユートらせん形側板要素が端
板上に設置されているような、一般に渦巻ポン
プ、圧縮機及びエンジンと呼ばれる種類の装置が
知られている。前記らせんは、両らせん曲面間の
少なくとも１対の、一般には数対の線接触部に沿
つて互いに接触するように、角度方向及び半径方
向に偏つている。１対の線接触部は、渦巻の中心
領域から引かれた１本の直径上に大体存在してい
る。従つて、それによつて形成された流体容積は
渦巻の中心領域の周囲の全体に渡つて延びてい
る。特別の場合には、流体容量ポケツトは360゜全
体に渡つて伸びず、特別な口の配置のため渦巻の
中心領域の360゜より小さい角度に対応している。
ポケツトは流体容積を規定し、その角度に対する
位置はらせん中心の相対的な旋回により変化し、
そして全ポケツトは同一の相対的な角度に対する
位置を維持している。接触線が渦巻表面に沿つて
移動する時、そのように形成されたポケツトは体
積変化を受ける。最低及び最高圧力の最終区域は
流体口に接続されている。

クルー（Creux）への初期の特許（米国特許第
801182号）はこの一般型装置を記載している。渦
巻圧縮機及びポンプを記載している、これに続く
特許は、米国特許第1376291号、第2475247号、第
2494100号、第2809779号、第2841089号、第
3560119号、第3600114号、第3802809号及び第
3817664号、そして英国特許第486192号である。

各々がそれに取付けられたインボリユートらせ
ん形側板要素と共に端板を具備している渦巻部材
を構成する際には、インボリユートらせん形側板
を加圧することにより単一片の金属から前記渦巻
部材を成形することが実行されてきた。もちろ
ん、これは現在のフライス技術の範囲内にあるけ
れども、それは多量の時間とエネルギーを消費
し、多量のむだな金属を生成する。従つて、流体
装置に必要な渦巻部材の製造は高価であり、そし
てその事実のため、多くの応用において流体装置
はその他の型式の圧縮機あるいは膨張エンジンに
価格面で勝つことができない。前記の高価格は、
渦巻型機械固有の操作上の利点以上である。更
に、渦巻部材がインボリユート側板をフライス削
りすることによつて製造された後、隣接する渦巻
間に所望の程度のハメ合いを達成するためには前
記要素をラツプ加工する必要がある。

旋回及び静止渦巻部材上の２個のインボリユー
トスピロイダル形側板のラツピングは、摩耗を最
小にし且つ使用される接線方向密封手段の効率を
最大にするために必要である。しかしながら、移
動流体ポケツトの満足できる密封を得るという問
題は、側板間の移動線接触部に沿つた接線方向密
封に限定されず、各インボリユート側板の端面と
それに向い合つた渦巻部材の端板の接触面との間
の半径方向密封も、効果的な半径方向接触力によ
り効果的な接線方向密封を達成することと少なく
とも同様に重要である。この事実は、もし軸方向
追従密封手段あるいは類似の機構が存在しなけれ
ば、効果的な軸方向接触力によつて満足できる半
径方向密封を達成するためにインボリユート側板
の上部と端板の表面とをしまり公差で加工する必
要も生ずることを意味する。これも、渦巻部材の
製造コストに付加されるが、これが半径方向密封
の問題に対する最も満足できる解答ではない。更
に、以下に示されるように、装置内の温度勾配と
不均一な摩耗の如き因子が軸方向接触面の初期の
しまり公差の加工という有効性を破壊することが
ある。

渦巻部材の構成が受けてきた以上のような半径
方向密封問題に対して、数種の解答が提案されて
いる。その１つの解答において、半径方向密封は
表面を接触せしめるための１個あるいは複数の機
械的軸方向拘束、例えばボルトの使用によつて達
成されるように努力されているが（米国特許第
3011694号）、不均一な摩耗なしに効果的な半径方
向密封を達成するためには精密な調整を必要とす
る。しかしながら、もし前記装置の長期操作中に
１つの要素がより多く摩耗されるか、あるいはそ
の他の機構によつてこの調整が乱されるならば、
その他の成分の摩耗の問題が徐々に悪化し、つい
には満足できる軸方向接触が得られず、半径方向
密封も効果的でなくなる。

しまり公差に加工された表面の使用と軸方向接
触せしめるボルトのような機械的拘束の使用は、
商業的に製造される渦巻装置内で半径方向密封を
達成するための適切な技術ではないことがわかつ
てきたため、効果的な半径方向密封を達成するた
めの更に最近の技術は、渦巻部材を軸方向接触せ
しめるための追従固定渦巻部材あるいは加圧され
た流体（軸方向力を増加するためのバネを併用し
て、あるいは併用せずに）を使用している。

追従固定渦巻部材を使用する場合には、軸方向
にわずかに移動することができ、流体及び／又は
それと組み合わされた機械的バネ力供給手段を有
する固定渦巻部材の使用により半径方向密封が達
成される。このような流体装置はNiels O.
Youngの米国特許第3874827号に記載されてい
る。半径方向密封を達成するため（一般に何らか
の形の機械的バネと組み合わされた）加圧流体を
使用する場合には、旋回渦巻部材を固定渦巻部材
と軸方向接触せしめるために圧力流体が使用され
ている。前記流体は装置内に規定される移動流体
ポケツトの１つから導入されるか（米国特許第
3600114号、第3817664号及びNiels O.Young及
びJohn E.McCulloughの米国特許第3884599号）、
あるいは外部供給源から導入される。Robert W.
Shafferによる出願第561479号においては、特に
高圧で操作される渦巻型圧縮機に適した改良され
た軸方向負荷手段が公表されている。前記改良さ
れた軸方向負荷手段を使用する流体装置では、効
果的な軸方向負荷を達成するために必要な全ての
力は、装置ハウジングの全体あるいは選択された
一部を加圧することにより供給される空気力であ
る。例えば、ハウジングは旋回渦巻部材の表面と
共に加圧可能な室を規定し、そのため前記室内の
空気圧が旋回渦巻部材を固定渦巻部材との連続的
軸方向接触関係に押し付ける。前記加圧可能な室
は渦巻部材内に規定される流体ポケツトから孤立
しており、それはハウジングの内部空間から成る
か、あるいはハウジング内部空間の一部から成
る。

表面接触せしめるためのボルトの使用を、追従
固定渦巻部材とそれに適用される軸方向力か、あ
るいは旋回渦巻部材に作用する空気力に交換する
ことにより、流体装置の半径方向密封問題の解決
に進歩をとげた。しかしながら、前記技術はそれ
でも尚、接触面即ち端板表面及びインボリユート
らせん形側板部材表面を非常に正確に加工する必
要がある。前記のように、この正確な加工の必要
性は流体装置の製造コストに原価として付加され
る。更に、操作中の装置内の軸方向非整合により
一般に不均一な摩耗が発生し、正確な加工の達成
を妨げる。最後に、装置内の半径方向温度勾配が
インボリユート側板の高さにおける不均一な寸法
変化を起こす。

John E.McCullough及びRobert W.Shafferに
よる特許出願第561479号において、インボリユー
ト側板と組み合わされ、そして密封インボリユー
トと端板表面とを密封接触せしめるために軸方向
力を供給する軸方向接触手段と共に使用される軸
方向追従密封手段を提案することにより、しまり
公差の加工の必要性が除去され、あるいは価格を
低下できた。前記軸方向追従密封手段は、組み合
わされる側板部材と同一形状を有する全体として
インボリユート形状の密封要素と、密封要素に作
用してそれを向い合う渦巻部材の端板に予め予定
された予荷重で接触せしめるための手段とを具備
している。前記軸方向追従密封手段は、側板が割
合に厚く、例えば少なくとも約6.4mm（0.25イン
チ）であり、しかも側板が密封要素と組み合わさ
れる溝あるいは中心の狭い延長部材を有するよう
に加工され得るような渦巻装置内での使用に特に
適している。前記追従密封手段の使用は側板のし
まり公差加工によるコストを減少し、その他の操
作上の利点を提供するが、渦巻部材の初期成形の
コスト低下という問題は解決しない。

従つて、その製造コストを原価の面で減少し、
同時に効果的な半径方向密封の達成のために使用
される接触面が従来の精度で加圧される必要性が
あるだけの渦巻部材を製造することが望ましい。

本発明の主要目的は、渦巻型以外の型式の類似
の装置、即ち回転あるいは容積式圧縮機、膨張エ
ンジン及びポンプに打ち勝つコストで構成される
流体装置を提供することである。

次の目的は、従来とおりの加工での効果的な半
径方向密封の達成を可能ならしめる軸方向追従密
封を与えるため、インボリユート側板が端板内に
移動可能に着座されることを特徴とする流体装置
を提供することである。

更に次の目的は、効果的な半径方向密封が渦巻
部材の構造により確実にされ、そして同時に使用
される任意の接線方向密封手段の完全性が維持さ
れるような渦巻型機械を提供することである。

従つて、本発明は構造の特徴と、要素の組み合
わせと、以下に記載された構造において例示され
る部品の配置とから成り、そして本発明の範囲は
特許請求の範囲に示されている。

本発明の一つの観点に従えば、流体装置内で軸
方向及び半径方向密封手段の使用により移動流体
ポケツト及び相異なる流体圧の区域を規定するた
めの渦巻部材が提供される。この独特な渦巻部材
は、流体ポケツトの境界の１つとして働く表面の
うち１つの表面上に規定されたインボリユート形
状の溝を有する端板と、半径方向密封表面を有
し、端板の溝の形状に一致するインボリユート形
状であり、溝内に移動可能に着座せしめられた側
板とを具備する。端板の溝内へのインボリユート
側板の着座は側板に固有の軸方向追従密封特性を
与える性質のものである。

本発明の別の観点に従えば、各々が本発明の考
え方に従つて形成され、そして各々が、効果的な
半径方向密封を確実にし、しかも適切な半径方向
追従手段により一対の渦巻部材を使用する渦巻装
置に付加される接線方向密封特性を維持するよう
に設計された軸方向追従密封特性を有する一対の
相補的渦巻部材が提供される。

更に本発明の別の観点に従えば、前記独特な渦
巻部材を備えた改良された渦巻型流体装置が提供
される。本流体装置は半径方向及び接線方向密封
を達成する手段を具備し、そして好ましい具体例
においては、渦巻部材を従来とおりの加工技術だ
けの使用で構成でき、しかも使用される任意の接
線方向密封手段の完全性を保持することができ
る。

本発明の性質及び目的の更に完全な理解のため
に、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。

流体装置内の半径方向密封は前記装置の本質的
な特徴であり、そして更に渦巻部材構造及び軸方
向追従密封手段は半径方向密封の達成と接線方向
密封の完全性の維持のために重要である。この渦
巻部材について説明する前に、装置内のポケツト
を効果的に密封する際渦巻部材構造が果たさねば
ならない役割を理解するために半径方向及び接線
方向密封の問題を簡単に復習することは有益であ
ろう。

流体装置の設計及び構成において、接線方向密
封は半径方向密封と同様に重要である。接線方向
及び半径方向は、通常別の機構により達成される
ので、この渦巻部材は種々の接線方向密封技術を
使用して流体装置内に使用され得る。しかしなが
ら、前記特許出願第368907号及び第408912号に記
載され、そして半径方向追従リンク手段と呼ばれ
ている独特な接線方向密封手段が流体装置で重要
な進歩を示すと考えられる。この渦巻部材構造
は、出願第408912号、現在米国特許第3924977号
に公表されている接線方向密封手段を具備する渦
巻型圧縮機内に例示される。前記出願において
は、摩耗が存在しても、あるいは非圧縮性
（noncompressibles）が同時に存在する時でも、
連続的そして効果的に接線方向密封を達成するよ
うに半径方向接触力を制御するための手段を具備
する渦巻装置が公表されている。この半径方向接
触を制御するための手段は、旋回渦巻部材に作用
する遠心力の少なくとも一部を平衡せしめるため
の手段と、そして旋回渦巻部材とその駆動手段と
の間の半径方向追従機械的リンク手段とを具備し
ている。

ある例において、半径方向追従機械的リンク手
段は遠心力の一部と平衡する力を供給する可能性
を有し、従つて制御された半径方向密封を達成す
るのに有益な遠心力の一部が残ることになる。こ
の具体例においては、追従機械的リンク手段は遠
心力の一部に反作用するための機械的バネを組み
入れている。特許出願第408912号に記載されてい
る装置の駆動機構の別の具体例において、この半
径方向追従機械的リンク手段とは別の形態の手
段、例えばつり合い重りが、旋回渦巻部材に使用
する遠心力の全てあるいはほとんど全てと平衡す
るために設けられ、そして機械的バネが所望の接
線方向密封力を供給するために組み入れられてい
る。渦巻部材は滑動摩擦型あるいはローリング要
素型の結合により一定角度に位置決めされ、半径
方向追従リンク手段は滑動リンクあるいはスイン
グ・リンクであり、渦巻部材の一方あるいは両方
が冷却され、そして必要に応じて接触面が潤滑さ
れる。

渦巻装置の操作原理は、米国特許第3884599号
だけでなく、以前公表された特許に記載されてい
る。従つて、前記装置の操作の詳細な記載を繰返
す必要はない。ただ、流体装置が密封された流体
ポケツトをある領域から相異なる圧力の他の領域
に移動させることにより操作されるということを
指摘しておく。流体が低圧から高圧に移動する間
に圧縮されるならば、装置は圧縮機として働き、
流体が高圧から低圧に移動する間に膨張されるな
らば、それは膨張機として働き、そして流体容量
が圧力に頼らず充分一定のままであるならば、装
置はポンプとして働く。

密封された流体ポケツトは、端板により規定さ
れる２個の平行平面と、円あるいはその他の適切
な曲線形状のインボリユートにより規定される２
個の円筒表面とにより境界を付けられている。渦
巻部材は平行な軸を有する、なぜならそのように
してだけ、渦巻部材の平面間の連続的密封接触が
維持しできるからである。円筒表面間の２本の接
触線が移動する間に、密封されたポケツトは前記
平行平面を移動する。１個の円筒要素、例えば渦
巻部材が他の上を移動するので接触線が移動す
る。例えば、これは一方の渦巻を固定し、そして
他方を旋回することにより達成される。

以下の記載を通して、「渦巻部材（scroll
member）」という言葉は、移動線接触部を形成
する接触面を規定する側板と端板とから成る部材
を指示する。「側板（wrap）」という言葉は、移
動線接触部を形成する要素を指示する。前記側板
は、ある形状、例えば円のインボリユート（イン
ボリユートらせん）、円弧等の形状を有し、そし
て所定の高さ及び厚さを有する。

次に、添付図面を参照して、本発明の好適実施
例に従う流体装置を説明する。

第１図〜第２図、第１７図〜第２０図、第２２
図〜第２５図は本発明を実施する際に参考にする
ことができる参考例であり、第３図〜第１６図、
第２１図、第２６図〜第２９図に本発明の好適実
施例に従う流体装置及びその構成部材が示されて
いる。

本発明書において、〓半径方向〓、〓軸方向〓、及
び〓接線方向〓は次のとおりの意味を有する。

〓半径方向〓は、例えば、第１図の流体孔１３
を中心とする円を描いた場合のその円の半径の方
向である。これは、第２図の左右方向に一致す
る。

〓軸方向〓は、例えば、第１図の流体孔１３を
中心とする円を描いた場合のその円が形成する面
に垂直な方向である。これは、第２図の上下方向
に一致する。

〓接線方向〓は、例えば、第１図の流体孔１３
を中心とする円を描いた場合のその円の接線の方
向である。これは、第２図の紙面に垂直な方向に
一致する。

第１図及び第２図は、渦巻装置の構造と半径方
向及び接線方向密封の全体の問題を示している。
第１図及び第２図の断面図は、端板と、側板部材
と、そして流体ポケツトだけを示す。

第１図及び第２図において、静止渦巻部材１０
が端板１１と側板１２とから成ることがわかる。
端板１１は中心に配置された流体口１３を有す
る。この渦巻型装置とを論ずる際、便宜のため以
下では渦巻部材が圧縮機内に使用されるものと仮
定する。しかしながら、渦巻部材が膨張エンジン
あるいはポンプとして使用される渦巻型装置に同
時に適用できることはその技術から明確である。

第１図及び第２図において、旋回渦巻部材１４
は同様に端板１５及びインボリユート側板１６か
ら形成される。第２図の簡略化された図面におい
て、旋回渦巻部材が駆動軸１７に取付けられてい
ることが示されている。操作中、旋回渦巻部材１
４は所定の軌跡を描いて駆動され、一方２個の渦
巻部材は図示されていない適切な結合手段の使用
により一定の角度関係に維持されている。その旋
回動作中に、旋回渦巻部材は１個あるいは複数の
移動流体ポケツト２０〜２６を規定する。前記ポ
ケツトは、装置の中心を通る線上に概ね存在す
る、滑動あるいは移動線接触部、即ち接触部２７
―３２により半径方向に境界付けられる。流体が
側板を包囲する周辺区域３５から導入されると、
次にポケツトに導入され、そして中心ポケツト２
０に接近するに従つてポケツトの容量が小さくな
るので、流体は圧縮される。従つて、流体ポケツ
トを規定する移動接触線に沿つて効果的な接線方
向密封が与えられ、そして効果的な半径方向密封
は、静止渦巻部材１０の端板１１の表面３６と旋
回側板１６の端面３７との間と、そして旋回渦巻
部材１４の端板１５の表面３８と静止側板１２の
端面３９との間に達成され、外側から内側に向つ
てポケツトは流体圧の増加する区域を規定し、従
つて各線接触部を通して圧力差△Ｐが存在する。
従つて、旋回渦巻部材が旋回される時に両側板の
側面が滑動接触部を形成するので、両側板の側板
間に達成される半径方向接触が接線方向漏れ防止
し、従つて接線方向密封を達成することは明確で
ある。同様に、側板の端面とそれと向い合う渦巻
部材の端板との間の軸方向接触の達成が半径方向
漏れを防止し、そして半径方向密封を達成する。
もし装置が膨張エンジンであるならば、圧縮され
た流体が流体口１３から導入され、そして膨張さ
れた流体が周辺から排出されるので、流体圧の増
加する区域は、同一方向、即ち中心から外側への
方向であることが理解されるだろう。

以上のような摩耗及び漏れの問題を最小するた
めに提案された装置は、米国特許出願第368907号
及び第408912号に記載されている。この第408912
号には、側板の端面と端板とを軸方向に接触せし
めるために、渦巻部材に軸方向空気力を及ぼすよ
うに配置された高圧気体を用いる軸方向力手段が
記載されている。1975年５月24日付け米国特許第
561479号に記載されている軸方向力手段は、旋回
渦巻部材に軸方向力を供給するような関係の渦巻
ハウジング内の加圧された流体室を使用してい
る。渦巻部材が単一剛性構造である時、矢印４０
で示されている何らかの軸方向力が旋回渦巻部材
１４に負荷されると、もし側板表面３７及び３９
と端板表面３６及び３８が精密に加工されていな
ければ、効果的な半径方向密封が達成されないこ
とは第２図から即座に明確であろう。更に、側板
は全長に渡つて同一の高さを有さねばならない。
そのような加工を達成するのは高価である。もち
ろん、必要な公差内の寸法で各側板を構成するこ
ともかなり高価である。更に、この精度が達成さ
れたとしても、動作中の精度が低下してしまう等
の下記のとおりの問題がある。

即ち、精度の低下の１つの要因は、装置内に存
在する半径方向温度勾配である。圧縮機において
は、流体ポケツト内の流体温度は半径方向内側に
向つて増加し、そして（第２６図に示されるよう
な）冷却手段が設けられたとしても、側板１２及
び１６は温度差が生じ、従つて側板が形成される
材料の熱膨張率に従つて側板の高さは変化する。
精度を低下させる別の要因は、操作中の装置内の
不均な一摩耗である。もし装置の部品に不つり合
いが発生すると、不均一な表面摩耗が起き、そし
てついては、製造中表面が精密に加工されていた
としても望まれない漏れを生ずることになること
は明確であろう。

本発明に従つて渦巻部材を構成することによ
り、即ち側板と端板とを分離して成形することに
より、渦巻部材の製造に必要な時間及びエネルギ
を、そして従つてコストを減少することができる
ばかりでなく、同時に、半径方向密封の完全性を
長期間維持することが可能である。

第３図は本発明の渦巻部材の構造の一具体例を
示し、しかも組立て直前のそれを示している。端
板４５は、フライス切削あるいは放電加工あるい
はその他の適切な成形技術を使用してその表面４
７内に加工された浅いインボリユート溝４６を有
する。溝４６に一致する形状の側板４８は、例え
ば、鋳造技術、ロール成形装置を使用して帯状材
料から形成すること等によつて、従来技術に従つ
て製造される。側板４８が溝４６内に着座される
と、渦巻部材が形成される。

ほとんどの場合本発明に従つて構成される渦巻
部材の分離した端板と側板とを同一材料で成形す
ることが望ましいが、これは必ずしも必要ではな
い。ある場合には、金属材料と非金属材料とが同
一渦巻部材に使用され、相異なる材料を使用する
ことが好ましいこともある。

本発明に従うと、溝内への側板の設置は側板が
溝内で軸方向及び半径方向に小距離移動できるよ
うなものである。参考例として、側板を端板に剛
性的に取付けるようなものも説明する。

本発明に従うと、渦巻部材の一例において、渦
巻部材に固有の軸方向追従密封特性を与えるため
に、溝内で側板が軸方向及び半径方向に小距離移
動できるように、側板はインボリユート溝内に浮
遊している。これは、静止及び旋回渦巻部材の要
部断面図である第４図及び第５図で最も良く参照
できる。従つて、第４図及び第５図の断面図と、
側板１２及び１６が流体ポケツト２０及び２２を
規定するための移動線接触部３１を形成する第２
図の装置のその部分に匹敵する。

第４図において、全体として参照番号５０によ
り指示される静止渦巻部材は、第３図の溝４６に
同様のインボリユート溝５２を具備する端板５１
を有し、そして同様に旋回渦巻部材５３はインボ
リユート溝５５を具備する端板５４を有してい
る。インボリユート側板５６は溝５２内に着座
し、従つてそれは静止渦巻部材の一部分であり、
一方インボリユート側板５７は溝５５内に着座
し、従つてそれは旋回渦巻部材の一部分である。
適切な半径方向力の付加により前記両側板は、通
常移動線接触部５８を形成して必要な接触方向密
封を達成する。

満足な半径方向密封を達成するためには、側板
５６の端面６１を端板５４の表面６２に接触せし
め、そして側板５７の端面６３を端板５１の表面
６４に接触せしめる必要がある。軸方向追従によ
つて密封がなされるように、側板５６及び５７を
各々の溝内に浮かせておく。また、装置が効果的
な圧縮機あるいは膨張機であるためには、接線方
向密封の完全性も維持する必要がある。従つて、
軸方向追従は接線方向密封の完全性を維持するこ
とができるものでなければならない。

第４図は、接線方向密封を維持するためだけで
なく軸方向追従を与えるために空気力だけが使用
されている本発明の最も簡単な形の構造を示して
いる。溝５２が側面６５，６６及び６７を有し、
そして溝５５が側面６８，６９及び７０を有する
ことがわかり、一方溝５２内に延びた側板５６の
部分は接触側面７１及び７２と端面７３とを有
し、そして側板５７は接触側面７４及び７５と端
面７６とを有する。第４図の渦巻部材が圧縮機の
一部であり、そして流体ポケツト５９及び６０が
第２図のポケツト２０及び２２に直接匹敵するも
のと仮定すれば、流体ポケツト５９内に達成され
る流体圧P₅₉は隣接するポケツト６０内の流体圧
P₆₀よりも大きいことは明確であろう。従つて、
渦巻操作中に、インボリユート側板５６及び５７
が滑動線接触部を形成する、即ち接線方向密封が
達成される点５８において前記両側板を通して圧
力差△Ｐ＝P₅₉−P₆₀が存在する。圧縮機が始動さ
れて、△Ｐがある値以下では、両側板は各々の溝
の中で自由に浮遊している。しかし△Ｐが増加す
ると、溝の側面６５と側板の側面７１との間に規
定される通路を通つて溝５２内に侵入する流体の
圧力が側板５６を軸方向に押し付け、従つて表面
６１と６２とにより軸方向密封接触部が形成され
る。同様に、ポケツト６０内よりも溝５５内の方
が高圧であるので、側板５７の端面６３が端板の
表面６４に押し付けられて接触し、そして側板の
表面７５が溝の表面７０に押し付けられて接触す
る。

当然のことながら、第４図から、端板の溝内へ
の側板の着座により側板に軸方向追従密封特性が
与えられ、同時に側板の端部壁面と溝の側面との
間に規定される、溝内の流路を介しての流体漏れ
を最小とする力が与えられることがわかるだろ
う。これによつて、半径方向密封を維持する。

第４図の具体例は端板の溝内への側板の着座の
最も簡単な方法であるが、接触する側板の表面と
溝の壁面、即ち表面６７／７２と７０／７５に非
常に精密な形状と仕上げを必要とする。軸方向及
び半径方向の接触圧は側板の２表面上に作用する
流体圧に従い、そして前記のようにこの流体圧は
△Ｐの関数である。

同一参照番号が同一要素を示している第６図及
び第７図において部分的に詳細に示された渦巻部
材において、多数の互いに離れて圧縮されたバネ
が、浮遊している側板５６を向い合う端板と係合
せしめる主要な力を供給するために使用され、そ
してバネの軸方向力を増加するためだけでなく接
線方向密封を維持するために、第４図の装置にお
けるように空気力が使用されている。そのため
に、多数の互いに離れたバネ溜め８０が側板の端
面に設けられ、そしてそれらの各々にバネ８１が
配置されている。バネ８１の数と間隔は側板の円
周の単位長さ当り充分均一なバネ力を適応するよ
うなものでなければならない。

バネ８１が側板５６に力を加え、そしてそのた
めに側板を向い合う端板の表面に接触せしめるの
で、所望の軸方向力が装置の始動時及び停止時に
おいても与えられ、従つて第４図の装置の使用で
達成される以上の信頼性で操作されることにな
る。しかし、第４図の装置の場合と同様に、側板
の接触面及び溝の側面は精密な嵌めを形成しなけ
ればならない。

第６図の例と同様に、第８図の例は、側板５６
を向い合う渦巻部材の端板の表面に接触せしめる
ために機械的手段即ち弾性部材８２を使用してい
る。前記弾性部材８２は（天然あるいは合成の）
硬質ゴムかあるいはその他の類似の材料から形成
される。第４図の装置と同様に、半径方向密封の
維持のために側板５６を半径方向外側に押し付け
る流体圧を供給するために、側板の両側存在する
圧力差を使用することができるが、これは必ずし
も必要ではない。弾性部材８２はバネ８１と充分
同一目的を果たす。しかし、軸方向の両方向に正
の力が存在するから、弾性部材は側板の表面７３
及び溝の表面６６に連続的に接触し、従つて側板
の下方の気密を保つことにより更に有効な半径方
向密封を達成する。一般に弾性部材を形成する材
料は劣化する特性を有するので、この部材を交換
する必要が生ずる。従つて、第８図の具体例はメ
ンテナンスが容易な装置に使用することが好まし
い。当然、前記弾性部材８２は、処理される流体
が腐食性であつたり、あるいは弾性材料と反応す
るような機械には使用できない。

第９図〜第１２図は、半径方向密封の達成のた
めに側板５６を端板に接触せしめ、そして同時に
装置内の接線方向密封の完全性を維持するために
側板５６の着座に気密密封を提供するための機械
的手段としてのバネ密封手段の使用を示してい
る。第９図と第１０図と、そして第１２図におい
て、前記バネ密封手段はＵ字バネ８５である。溝
及び側板のインボリユート形状と同一形状のＵ字
バネ８５は、第９図に示されるように設置される
時に圧縮されるように成形されている。そしてそ
の開き端８６が高圧側の流体を具備するポケツト
の方向に面するように、バネは配置される。溝５
２内で圧縮された状態の時、端面８７（第１０
図）は溝５２の表面６６と共に密封接触部を形成
し、端面８８は側板５６の端面７３と共に密封接
触部を形成する。従つて、ポケツト５９から溝５
２を通つてポケツト６０に気体が漏れることはな
い。

バネ密封手段の別の具体例は第１１図に示され
ている。このバネ密封手段は、その２個の端面８
９及び９０が表面７３及び６６と共に密封接触部
を形成するようなインボリユート形階段状密封ス
トリツプ８８と、端面８９及び９０を前記表面に
押し付けるための２個の向い合つたインボリユー
ト形波状バネ９１及び９２とから成る。従つて、
バネ密封手段はＵ字バネ８５のような単一部材か
ら形成されるか、あるいは第１１図に示されるよ
うな相互作用する部材から形成される。

第１０図及び第１１図に図示される型のバネ密
封手段は気体漏れを防止するので、側板及び溝に
含まれる全ての表面は従来の公差で加工され、同
時によりすぐれた結果を達成できる。このすぐれ
た結果は、バネ密封手段の圧縮力と△Ｐとによつ
て決定される。従つて、第９図〜第１２図は、好
ましい密封要素と、溝内への側板の着座の好まし
い態様を示している。

第１２図は、旋回及び静止両渦巻部材にＵ字バ
ネ８５を使用している渦巻部材構造の応用例を示
し、その側板には潤滑溝が形成されている。従つ
て、側板５６がＵ字バネ８５を介して溝５２内に
着座していると同様に、側板５７がＵ字バネ９５
を介して溝５５内に着座している。

また第１２図は、側板５６内の潤滑溝９６と側
板５７内の潤滑溝９７との使用を示している。前
記溝に分配される潤滑油は、側板の端面６１と端
板の表面６２との間の接触部と、側板の端面６３
と端板の表面との間の接触部のために潤滑を与え
る。当然、第４図〜第８図に示される渦巻部材の
接触している側板の端面に前記潤滑溝を具備する
ことは一態様である。

第１３図は、端板内のインボリユート溝が端板
の表面から盛り上がつた軌道として形成されてい
る渦巻部材の別の例を示している。側板は、前記
軌道内に規定される溝内に適合する中心に配置さ
れた延長部を有する。第１３図に示されるよう
に、静止渦巻部材５０は、その全長に渡つて中心
溝１０２を有するインボリユート形状軌道１０１
を具備する端板１００を有している。前記軌道１
０１は静止側板１０３の幅あるいは厚さよりわず
かに小さい幅を有する。側板１０３の端部は、溝
１０２内に着座する中心インボリユート延長部１
０４になつており、延長部の幅は溝１０２の幅よ
りもわずかに小さい。同様に、旋回渦巻部材５３
はインボリユート形状軌道１０６を具備する端板
１０５を有し、軌道１０６は、旋回渦巻側板１０
９の延長部１０８が着座するように中心溝１０７
を有する。

操作中に、第１３図の渦巻部材は第４図に示さ
れる渦巻部材について上で記載されたことと同様
に機能する。即ち、側板１０３及び１０９に作用
する軸方向及び半径方向力は空気力であり、△Ｐ
の関数である。同様に、第１３図の側板と溝形状
を使用している第１４図〜第１６図に部分断面で
示された渦巻部材は、各々第６図と、第８図と第
９図の渦巻部材と同一の手段を介して組立てられ
ている。即ち、第１４図においては、側板の延長
部１０４内のバネ溜め１１３内の多数の互いに離
れたバネ１１２が主要な軸方向力を供給し、一方
流体圧が接線方向密封手段の完全性を維持するた
めに使用され、第１５図においては、弾性部材１
１４が軸方向力と接線方向密封を供給し、そして
第１６図においては、Ｕ字バネ１１５が平衡され
た密封を供給する。第１４図は又、軌道１１０
が、第１３図のように端板と同一部材ではなく、
ネジ１１１により端板に取り付けられる分離した
部材であることを示している。

次に、参考例として、渦巻部材を形成するため
に、端板の溝内に分離した側板が剛性的に設置さ
れている装置を、第１７図〜第２０図及び第２２
図〜第２５図を参照して説明する。そして、第２
１図を参照して、本発明の一応用例を説明する。

参考例の装置は、側板が端板に剛性的に設置さ
れて渦巻部材が形成されている。即ち、この渦巻
部材は、側板がその溝内で軸方向及び半径方向に
小距離だけ移動できる渦巻部材ではなく、軸方向
追従密封特性を備えていない。

また、本発明の容積式流体装置に利用すること
ができる、第２の軸方向追従密封手段は上記米国
特許出願第561479号に詳細に記載されている。こ
の軸方向追従密封手段の列が、第１７図〜第２５
図に示されている。

第１７図は、インボリユート溝１２２を具備す
る端板１２１を有する静止渦巻部材１２０を断片
断面で示し、溝内には多数の互いに離れたネジ１
２４の使用により静止側板１２３が剛性的に設置
されている。同様に、旋回渦巻部材１２５はイン
ボリユート溝１２７を具備する端板１２６を有
し、溝内にはインボリユート側板１２８が多数の
互いに離れたネジ１２９により剛性的に設置され
ている。剛性的に取り付けられる側板に使用され
る、分離した軸方向追従密封手段は、側板の形状
と同一の形状の密封要素と、密封要素に作用して
予め選択された予荷重で向い合う渦巻部材の端板
に接触せしめるための手段とから成る。追従密封
手段を向い合う渦巻部材の端板に接触せしめるた
めの前記手段は、使用される追従密封手段の例に
従つて、側板端部内かあるいは密封要素内に配置
される。当然、第１７図に示されるように、追従
密封手段は旋回及び静止両渦巻部材のインボリユ
ート側板と組み合わされる。第１８図〜第２０図
及び第２２図〜第２５図においては、前記追従密
封手段は静止渦巻部材にだけ示されている。

第１７図〜第２１図の追従密封手段の例におい
て、この手段は、それと共に使用されるインボリ
ユート側板例えば図面中の静止側板１２３の形状
に一致するインボリユート形状を有する、必要で
はないがほぼ長方形断面の密封部材の形状をと
る。このインボリユート密封要素は金属か非金属
材料から成形される。金属材料の例としては、鋳
鉄、鋼、青銅そしてその同種物であり、非金属材
料の例は、カーボン、あるいは（充填剤を含む又
は含まない）ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
イミド等のプラスチツク等である。前記材料は潤
滑剤を必要とするものであつたり、あるいは潤滑
剤なしで動作可能であるが、後者の場合には充填
剤を含むポリテトラフルオロエチレンのように自
己潤滑材料であるのが好ましい。

第１７図において、密封要素１３５は長方形断
面で示され、静止側板１２３の接触面には流路１
３７を規定するように溝が切られ、そして溝の幅
は密封要素１３５の幅よりわずかに大きい。第１
７図に示されるように、インボリユート形状流路
１３７を規定する溝は、各々端面１４０及び１４
１と側壁面１４２及び１４３を有する２個の平行
なインボリユート延長部１３８及び１３９から形
成されている。溝の壁面は表面１４４を有する。

バネ密封要素１３５と溝１３７は軸方向追従密
封手段１４５を形成する。密封要素１３５が４個
の側面１４６，１４７，１４８及び１４９を有す
ることがわかる。この密封要素の基本構造と溝の
形状とは第１７図〜第２１図に示される手段にお
いて共通している。

第４図の側板着座方法に対応するように、第１
７図は追従密封手段の最も簡単な構造の１つを示
している。この具体例においては、密封要素１３
５の密封表面１４６を旋回渦巻部材の端板１２６
の表面１５０に接触せしめるため、そして密封要
素の表面１４９を溝の壁面１４３に接触せしめて
接線方向密封を維持するために空気力だけが使用
されている。第４図のように、（第１７図に断片
で詳細に示されている）装置が圧縮機であると仮
定すれば、第４図の浮遊している側板５６の場合
のように、半径方向密封は△Ｐ＝P₅₉−P₆₀に比例
する空気力により達成される。また、接線方向密
封は第４図に関した記載と同様に空気力により維
持される。

類似の構造において、旋回渦巻部材１２５の側
板１２８は溝１５１を有し、その中には静止渦巻
部材１２０の端板１２１の表面１５３と共に密封
接触部を形成するための密封要素１５２が配置さ
れている。

第１７図の例は軸方向追従密封手段の最も簡単
な形状であるが、密封要素の接触面と溝の壁面、
即ち表面１４３と１４９に対して精密な形状と仕
上げとが必要である。軸方向及び半径方向の接触
圧はバネ密封要素の２表面に作用する流体圧に従
い、そして前記のようにこの流体圧は△Ｐの関数
である。第１７図に示される軸方向追従密封手段
における密封要素を構成するための材料の選択
は、操作環境の種類、所望の操作寿命、操作温
度、使用される潤滑の型、及び使用される製造技
術の便宜やコストの如き要因に従う。

第１８図に部分的に詳細に示される渦巻部材に
使用されている軸方向追従密封手段において、密
封要素を向い合う渦巻の端板に係合せしめるため
の主要手段として多数の互いに離れて圧縮された
バネが使用され、そして第１７図の装置のように
バネの軸方向力を増加するためだけでなく接線方
向密封を維持するためにも空気手段が使用されて
いる。このために、多数の周期的に互いに離れた
バネ溜め１５５が溝の表面１４４に設けられ、そ
してバネ１５６がそれらの各々に配置されてい
る。バネ１５６の数と間隔は密封要素の円周の単
位長さ当り実質上均一なバネ力を適応するような
ものでなければならない。

バネ１５６が密封要素１３５に正の力を連続的
に適応し、従つて前記要素を向い合う端板部材の
表面に接触せしめるので、充分な所望な軸方向力
が始動時及び停止時にも供給される。第１８図の
密封要素のための材料の選択は、第１７図の参考
例に関連して説明した要件と実質上同一の要件に
よつて決定される。

第１８図の具体例と同様に、第１９図の具体例
は、密封要素１３５を向い合う渦巻部材の端板の
表面１５０に接触せしめるために機械的手段即ち
弾性部材１５７を使用している。この弾性部材１
５７は（天然あるいは合成）硬質ゴムあるいはそ
の他の類似の材料から形成される。弾性部材１５
７はバネ１５６と実質上同一の目的を果たす。し
かしながら、軸方向の両方向に正の力が存在する
ので、弾性リングは密封要素の表面と溝の表面に
連続的に接触し、従つて装置内の接線方向密封の
完全性を維持する。第８図の渦巻部材の場合のよ
うに、第１９図の渦巻部材は、弾性部材を形成す
る材料の性質のため、メンテナンスが容易に実行
できる装置に使用される。

第２０図は、密封要素１３５に作用して端板と
共に接触部を形成せしめて半径方向密封を達成す
るための機械的手段としてＵ字バネ密封手段１５
８を使用していることを示す。また、第１０図の
Ｕ字バネ密封手段と同一のこのＵ字バネ密封手段
１５８も、密封要素１３５の下に気密密封を形成
し、装置内の接線方向密封の完全性を維持する。
例えば第１２図におけるように、Ｕ字バネ密封手
段１５８は気体漏れを防ぐ。

第２０図は密封要素内への潤滑溝１５９の組み
入れを示している。当然、潤滑溝は第１７図〜第
２０図に示される全ての参考例に応用することが
できる。

既に指摘したように、本発明の装置は、追従密
封手段を具備し、側板は追従密封特性を備えるよ
うに端板内に着座され、従つて第２の追従密封手
段を必要としない。しかしながら、ある特別の状
況では、追従密封特性を更に付与するように第２
の追従密封手段を設けることが望ましいこともあ
る。例えば第２１図はそのような配置を示してい
る。

第２１図において、端板５１内への側板１６５
の着座と端板５４内への側板１６６の着座は第１
２図に示されるように達成され、そして第２０図
のような第２の追従密封手段が付加されている。
この配置は、付加された軸方向追従特性を与え
る。

第１６図〜第２０図におけるのと同様の要素に
は同一参照番号が与えられている第２２図〜第２
５図は、密封要素の別の参考例例を示す。第２２
図に見られるように、密封要素１７０は内側に室
１７１を形成する形状であり、側板１２３の端部
は室１７１内に延びることができる中心延長部材
１７２を有する。密封要素１７０は旋回渦巻部材
の端板１２６の表面１５０と共に接触部を形成す
る半径方向密封表面１７３を有し、そして密封要
素１７０の側片１７４と１７５は、各々内面１７
６と１７７とを有する。側板の中心延長部材１７
２は、接線方向密封を維持するために表面１７６
と１７７とに接触する表面１７８と１７９とを有
する。従つて、第２２図に示された装置におい
て、装置が圧縮機であつても膨張機であつても、
表面１７６と１７８とはこの目的のために接触し
ている。バネ密封要素内の室１７１の幅は、延長
部の周囲でしかも室１７１内の流体通路を形成す
るために側板の延長部１７２の幅よりわずかだけ
大きくなければならない。

第２２図の追従密封手段が第１７図の追従密封
手段について記載されたことと同様に機能するこ
とはわかるだろう。ポケツト５９から得られる流
体圧は、接線方向密封を維持するために表面１７
６と１７８とを接触せしめるだけではなく密封要
素１７０を端板の表面１５０に接触せしめるため
の空気力を供給する。第１７図の参考例の場合の
ように、第２２図の参考例は簡単な形状である
が、しかし表面１７６／１７８を精密に加工する
必要がある。

第２３図の参考例において、側板の延長部１７
２はその中に穴あけされた多数のバネ溜め１８１
を有し、そして溜めはバネ密封要素１７０を表面
１５０に軸方向接触せしめるための圧縮されたバ
ネ１８２を保持している。第１８図の参考例に関
して考慮された特性が第２３図の参考例にも適用
される。同様に、第２４図及び第２５図の参考例
が操作において第１９図及び第２０図に直接対応
する。第２４図は、第２２図の追従密封手段に弾
性密封要素１８３を使用していることを示す。第
２５図は前記追従密封手段にバネ密封手段１８
４、例えば第１０図に示されるバネ密封手段を使
用していることを示する。当然、第１１図のバネ
密封手段も同様に受け入れられる。第２５図は密
封要素１７０内に潤滑流路１８５を示し、当然こ
の配置は第３２図〜第２４図の具体例にも適用で
きる。最後に第２５図は、溝１８６を有する参考
例を示している。

本発明に従つて構成される圧縮機が第２６図に
縦断図で示されている。第２７図〜第２９図も参
照すべきである。前記の図面全てにおいて、同一
参照番号は同一要素を指示して使用されている。
第２６図でわかるように、全体として１９０で指
示される静止渦巻部材は、拡大された周辺リング
１９３を有する端板１９１と、第３図に示される
ものに類似の側板１９２と、環状密封リング部材
１９４と、中心口延長部１９５とから成る。延長
部１９５内には高圧流体通路１９６が存在し、そ
して前記通路内には、図示していない高圧ライン
を接続するための、機械の軸１９８上に配置され
た接続管１９７が延びている。本発明に従えば、
静止渦巻部材１９０の端板１９１はインボリユー
ト溝１９９を有するように形成され、その中には
側板１９２が第４図〜第１６図に示された側板着
座手段の具体例のうちの任意の１つに従つて着座
している。第２６図では、軸方向追従密封手段
が、溝１９９内にインボリユートＵ字バネ密封手
段２００を示すことにより簡略に示されている。
当然、端板内に剛性的に設置される分離した側板
で渦巻部材を構成し、そして所望ならば第１７図
〜第２５図に示されるような第２の軸方向追従密
封手段を装置内に組み入れることも本発明の範囲
内である。

全体が２０１で示されている旋回渦巻部材は、
第３図に示された構造のように、端板２０２と側
板２０３とから成る。側板２０３は端板２０２の
インボリユート溝２０４内に取りつけられ、そし
て静止渦巻部材と同様にインボリユートＵ字バネ
密封手段２０５を介して着座している。流体ポケ
ツト、例えば最高流体圧の中心ポケツト２０６と
周辺ポケツト２０７、更に半径方向内側に向つて
増加する中間の圧力の全ポケツトは、圧縮機内に
規定される他のポケツトから分離している。この
ために、静止渦巻部材１９０の周辺リング１９３
は、旋回渦巻部材２０１の端板２０２の内面２０
９と共に密封接触部を形成する表面２０８を有し
ている。最高圧の区域即ち流体ポケツト２０６は
流体通路１９６と接続管１９７とを介して（図示
していない）高圧ラインあるいは高圧源に連通す
る。低圧周辺室２０７は１個あるいは複数の低圧
口２１０を介して（図示していない）低圧流体源
あるいは低圧流体溜めに連通する。もし装置が圧
縮機があるならば、低圧流体が低圧口２１０内に
導入され、そして圧縮された流体は接続管１９７
に接続された適切な導管を介して排出される。他
方、もし装置が膨張機として使用されるならば、
高圧流体が通路１９６を通つて導入され、そして
膨張した低圧流体が１個あるいは複数の低圧口２
１０から排出される。

第２６図の具体例においては、ハウジング背板
２１８にネジ２１７により取り付けられた前部ハ
ウジングカバー板２１６から成る全体が２１５で
示されたハウジング内に渦巻装置が具備され、そ
して前記ハウジング背板は肩２２１により接続さ
れる小さい方の径の区部２１９と大きい方の径の
区部２２０とを有する。大きい方の径の区部２２
０内には軸受２２３により前記区部に設置された
環状リング２２２が存在し、この環状リング２２
２には背カバー２２４が取り付けられている。

静止渦巻部材１９０と前部ハウジングカバー板
２１６の内側端部の壁面との間には、端板１９１
の前面２２６と共に、冷却流体を循環せしめるた
めに適切なインボリユート通路２２７を規定する
インボリユート溝を有する板２２５が配置されて
いる。端板１９１と板２２５とは多数のネジ２２
８によりハウジング内に剛性的に保持され、そし
て板２２５はその周辺においてＯ―リング密封２
２９により前部ハウジングカバー板との間に密封
を形成する。

旋回渦巻部材は、下記のとおりの結合手段によ
つて、静止渦巻部対して一定の角度関係に維持さ
れる。そして、この具体例においては、その旋回
中に発生する遠心力の全部あるいはその一部に反
作用し、且つ一方接線方向密封を達成するために
所望の半径方向力を供給する手段を有する。

旋回渦巻と静止渦巻部材とハウジングとの間の
所望な角度関係の維持は、全体として番号２３０
により指示される結合手段の使用により達成され
る。第２７図及び第２８図に見られるように、前
記結合手段はＨ形状断面の環状リング２３１から
成る。前面２３２が旋回渦巻部材に面し、背面が
ハウジングの内部支持フレーム部材２３５の内壁
面２３４に面する。前面２３２は、それに切られ
た２個の向い合つて配置されたキー溝２３６と２
３７とを有し（第２７図）、そして背面２３３も
それに切られた２個の向い合つて配置されたキー
溝２３８と２３９とを有する。前面及び背面のキ
ー溝の軸は直角をなす。前記キー溝に滑動係合す
るキーは旋回渦巻とハウジングフレーム部材２３
５とに取り付けられている。第２６図に見られる
ように、キー２４０と２４１とは、ネジ２４２に
より、旋回渦巻部材の端板の外面２４５内に切ら
れた浅い凹所２４３と２４４内に取り付けられて
いる。前記キーは各々結合手段のキー溝２３６と
２３７内を滑動する。同様に、ハウジングフレー
ム部材２３５の内面２３４は、結合手段のキー溝
２３８と２３９と滑動係合するために内面上に設
置された２個の向い合つて配置されたキー（図示
していない）を有する。

結合手段の前面と背面との間と、そして旋回渦
巻部材の端板の表面と支持フレームとの間には、
滑動摩擦接触が存在するので、これらの表面を潤
滑することが望ましい。これは周知の実施に従つ
て装置内に潤滑油を導入することによりされる。
このために、結合手段２３０はその前面と背面上
に切られ、そして円弧流路２４９間に延びた通路
２４８に接続される潤滑流路２４６と２４７とを
有する（第２７図及び第２８図）。

接線方向密封力を達成するために、所望の半径
方向追従により旋回渦巻部材を駆動するために適
切な機構の例は、出願第408912号に記載されてい
る。第２６図に適切な機構を示すために選択され
た具体例は、下記のとおりのスイングリングが使
用され、そして静止渦巻部材上に作用する遠心力
の一部と平衡するための手段が具備されている具
体例である。接線方向漏れを防止するためには半
径方向力を与えることが重要である。従つて、接
線方向密封を達成するため、軸方向追従だけでな
くある程度の半径方向追従が生ずるようにする。
また、非常に精密な機械公差を達成するための加
工に通常必要とされる多量の時間とエネルギーの
浪費なしにこの半径方向追従を達成することが好
ましい。

この半径方向追従を達成するために、旋回渦巻
部材は、渦巻側板の摩耗、あるいは液体スラグや
蓄積される破片や導入された泥粒などの非圧縮物
に応じて、機械の軸に対して半径方向内側あるい
は外側に移動できなければならない。この半径方
向追従特性は、渦巻部材の設置の容易となり、渦
巻部材の製造が容易となり、調整が容易となる点
においても、好ましい特性である。このような半
径方向追従を達成する方向の例として選択された
第２６図及び第２９図の例において、玉軸受が旋
回渦巻部材の駆動軸に設置され、そして玉軸受の
周辺はスイング・リンクを具備するクランク機構
に接続されている。スイング・リンクの中心軸線
は、旋回渦巻部材の偏心半径に対して垂直であ
る。駆動クランクの回転中、旋回渦巻部材はその
質量の中心に作用する遠心力の作用によつて半径
方向外側に力を受ける。旋回渦巻部材は静止渦巻
部材の側板との接触により与えられた運動軌跡に
制限される。旋回渦巻部材と静止渦巻部材との間
の半径方向接触力は、旋回渦巻部材上に及ぼされ
る遠心力の予め決定された割合に反作用するため
の機械的バネあるいは等価な装置の使用により調
整される。

第２６図及び第２９図の具体例において、旋回
渦巻部材は軸受２５１を介して背カバー板内に設
置された主駆動軸２５０により駆動される。主駆
動軸２５０にはクランク２５２が取り付けられ、
そしてクランクには連結ロツドピン２５４により
連結ロツド２５３が旋回的に設置されている。連
結ロツドは、連結ロツドの環２５９に設置されて
いる内輪２５７及び外輪２５８（第２９図）によ
り保持された玉軸受２５６によりスタブ軸２５５
を介して旋回渦巻部材に取り付けられている。ス
タブ軸２５５の中心軸は第２９図において番号２
６０により示される。主駆動軸の中心軸と機械の
中心軸は静止渦巻部材の中心軸と同一であり、番
号１９８で示されている。旋回渦巻の中心軸２６
０と機械の中心軸１９８との間の距離は旋回半径
Rorである。

便宜のため装置についての記載はそれが圧縮機
として働くと仮定して表現されているので、主軸
２５０は軸２５０を回転するために適切な型のモ
ータ２６１に取り付けられている。従つて、モー
タ２６１が駆動手段である。しかしながら既に指
摘したように、本装置が膨張エンジンとして使用
されることも本発明の範囲内であり、その場合に
は、要素２６１は適当なエネルギー消費手段例え
ば圧縮機や、あるいは冷却を得るための膨張エン
ジンのブレーキであると考えられる。その場合に
は、中心ポケツト２０６内に導入される高圧流体
が駆動手段である。

連結ロツド―玉軸受組立体２５３，２５６とピ
ン２５４とから成るスイング・リンクは、第２９
図に示されるように１個あるいは複数の圧縮され
たバネを介してクランクに接続されている。Ｔボ
ルト２６５が連結ロツド２５３に取り付けられ、
そしてＴボルトはナツト２７０によりＴボルト２
６５に調整可能に取り付けられたバネ保持器２６
９により圧縮されて保持される同心バネ２６７と
２６８を着座せしめるために外面上に浅い溜め２
６６を有するクランク２５２の壁面を貫通して延
びている。バネ２６７と２６８はナツト２７０の
回転により所望の力を予め負荷されている。バネ
の数及び予荷重の程度は、旋回渦巻部材上に及ぼ
す遠心力に予め決定された割合で打ち勝ち、運転
中の完全な偏心を達成するように選択される。バ
ネは有効にスイング・リンクの方に引くので旋回
渦巻部材に求心力を及ぼし、従つて遠心力と求心
力との差が接線方向密封力に充分に等しくなる。
これは、接線方向密封力がバネの予荷重の程度を
調整することにより調整されることを意味する。

旋回していない期間、始動時及び停止時におい
て、バネがスイング・リンクを内側、即ちクラン
クの内側２７１の方向に引き、従つて第２９図に
示される小ギヤツプ２７２が存在しない。このこ
とは、旋回渦巻部材の偏心距離が、通常動作中の
旋回半径よりもわずかに小さいことを意味する。
機械の速度が増加するに従い、旋回渦巻の遠心力
は増加し、それに拘束するバネ力と平衡する値に
到達し、そしてついには拘束するバネ力以上の値
になる。この様式では、機械の初期始動と停止操
作の最終段階が、渦巻部材の側板対側板の接触な
しに起こる。これは、主軸２５０を回転するモー
タ２６１が負荷を受けて始動するのではなく、機
械の速度が増加するに従つて、旋回半径が増大
し、側板対側板の接触が生じ、負荷が生じ、増し
ていくことを意味する。当然、同一必要条件は停
止時にも起こる。

また、第２６図に見られるように、駆動機構も
ネジ２７４によりクランク２５２の肩２７５に取
り付けられた主つり合い重り２７３と、ネジ２２
７によりクランク２５２のフランジ延長部２７８
に取り付けられた第２のつり合い重り２７６とか
ら成る向い合つて配置されたつり合い重りを有す
る。つり合い重りは、機械の運転中の振動を除去
するようにクランク上に配置されている。主つり
合重り２７３は、バネ及び２６７及び２６８によ
る力と同じ方向の遠心力を及ぼすように配置され
ている。

第２６図に示される圧縮機の典型的な例におい
て、軸方向力が端板表面２４５上に作用する流体
圧の形で旋回渦巻部材２０１に加えられる。これ
を達成するために、ハウジング２１５内に規定さ
れる空間２８０の一部が加圧される。この空間２
８０の総てを加圧するようにすることは可能であ
るが、第２６図の圧縮機は容量２８０の包囲体２
８１を有する。包囲体２８１はリムを具備する浅
い容器の形状であり、リム２８２は密封リング２
８３を介してハウジング背板２１８の区部２１９
の内壁面と共に密封を形成する。多数の組立ネジ
２８４が包囲体をその位置に保持し、その回転を
防止する。ハウジング背板の環状リング２２２
は、包囲体の背壁面２８６内の中心口２８５内を
貫通するクランク２５２の中心軸と包囲体２８１
の中心軸が一致した状態に維持するために動く。
口２８５はクランク２５２に接触する密封手段２
８７を配置せしめるような形状である。従つて、
包囲体２８１内の空間２８８は空間２８０から分
離するが、しかし空間２８８は、旋回渦巻部材の
背側面あるいは外側面２４５に境界を付けられ、
そして表面２０８と２０９間の密封により渦巻部
材間の流体ポケツトから独立している空間２８９
と、環状空間２９０を通して連通している。

適切な入口ライン２９１を通つて空間２８８に
導入される高圧流体即ち空気は、旋回渦巻部材に
作用して、それを静止渦巻部材の方に押し付ける
ための軸方向負荷空気力を供給する。このこと
は、旋回渦巻部材２０１の側板２０３がその全長
に渡つて、Ｕ字形バネ２０５に具備される旋回渦
巻部材の軸方向追従密封特性により、静止端板１
９１の表面２９５と共に密封接触部を形成し、従
つて半径方向密封が達成されることを意味してい
る。同様に、静止渦巻部材１９０の側板１９２
は、その全長に渡つて、Ｕ字形バネ２００に具備
される静止渦巻部材の軸方向追従密封特性によ
り、旋回端板２０２の表面２９６と共に密封接触
部を形成する。Ｕ字形バネ２０５と２００とは、
スイング・リンク駆動機構に具備される接線方向
密封の完全性を保持するので、この渦巻装置は非
常に効果的である。

本発明の容積式流体装置は、特有の渦巻部材の
構成及び軸方向追従密封特性のため、例えば従来
どおりの公差で加工することによつて、半径方向
及び接線方向の有効な密封を達成し、且つ長期間
に渡りこれを維持することができる等の優れた利
点を有する。

本発明は、上記のとおりの実施例に限定される
ことなく、特許請求の範囲を逸脱することなく
種々の変更、修正が可能であることは明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の容積式流体装置のインボリユ
ート側板の断面図。第２図は、第１図の平面２―
２に沿つた第１図の典型的な容積式流体装置の断
面図。第３図は、本発明に従つて構成された組立
てる前の端板及びインボリユート側板の斜視図。
第４図は、線接触した２個のインボリユート側板
と、空気力により軸方向追従密封を達成するため
に端板に切削された溝の一具体例の中に着座せし
められた側板とを示す、旋回及び静止渦巻部材の
拡大部分断面図。第５図は、第４図の平面５―５
に沿つた第４図の側板の断面図。第６図は、空気
力及び機械的力の組み合わせにより軸方向追従密
封を達成するための第４図の溝内への側板の着座
を示す渦巻部材の部分断面図。第７図は、第６図
の平面７―７に沿つた第６図の渦巻部材の断面
図。第８図は、弾性要素の使用により軸方向追従
密封を達成するための第４図の溝内への側板の着
座を示す渦巻部材の部分断面図。第９図は、バネ
密封手段の使用により軸方向追従密封を達成する
ための第４図の溝内への側板の着座を示す渦巻部
材の部分断面図。第１０図は、第９図の具体例に
使用されるバネ密封手段の一例の拡大断面図。第
１１図は、溝内の側板を密封するために使用され
るバネ密封手段の別の例の拡大断面図。第１２図
は、第１０図のバネ密封手段を使用し、潤滑溝を
有する旋回及び静止渦巻部材の部分断面図。第１
３図は、空気力により軸方向追従密封を達成する
ために端板表面上に加工された軌道内に規定され
る溝の別の具体例内への側板の着座を示す渦巻部
材の部分断面図。第１４図は、空気力と機械的力
との組み合わせにより軸方向追従密封を達成する
ための第１３図の溝内への側板の着座を示す渦巻
部材の部分断面図。第１５図は、弾性要素の使用
により軸方向追従密封を達成するための第１３図
の溝内への側板の着座を示す渦巻部材の部分断面
図。第１６図は、Ｕ字形バネ密封手段の使用によ
り追従密封を達成するための第１３図の溝内への
側板の着座を示す渦巻部材の部分断面図。第１７
図は、参考例に従う、端板への側板の剛性的取付
けと、分離した軸方向追従密封手段に作用する空
気力を使用の一例を示す旋回及び静止渦巻部材の
部分断面図。第１８図は、第１７図のように端板
に取付けられ、そして分離した軸方向追従密封手
段に作用する空気力と機械的力との組み合わせを
使用した例を示す側板の部分断面図。第１９図
は、第１７図のように端板に取付けられ、そして
分離した軸方向追従密封手段に作用する弾性部材
を使用した例を示す側板の部分断面図。第２０図
は、第１７図のように端板に取付けられ、そして
分離した軸方向追従密封手段に作用するＵ字形バ
ネ密封手段を使用した例を示す側板の部分断面
図。第２１図は、本発明に従つて構成された、端
板への側板の着座のためのＵ字形バネ密封手段
と、Ｕ字バネ密封手段を組み入れた付加的軸方向
追従密封手段とを使用した旋回及び静止渦巻部材
の部分断面図。第２２図は、参考例に従う、剛性
的に取付けられた側板と、別の具体例の分離した
軸方向追従密封手段に作用する空気力を使用した
例を示す部分断面図。第２３図は、剛性的に取付
けられた側板と、第２２図の具体例の分離した軸
方向追従密封手段に作用する空気力と機械的力と
の組み合わせの例を示す部分断面図。第２４図
は、剛性的に取付けられた側板と、第２２図の具
体例の分離した軸方向追従密封手段に作用する弾
性要素の使用の例を示す部分断面図。第２５図
は、剛性的に取付けられた側板と、第２２図の具
体例の分離した軸方向追従密封手段に作用するＵ
字形バネ密封手段の使用する例を示す部分断面
図。第２６図は、本発明に従つて構成された渦巻
型圧縮機の縦方向断面図。第２７図は、第２６図
の圧縮機の結合手段を示す、第２６図の平面２７
―２７に沿つた断面図。第２８図は、第２７図の
平面２８―２８に沿つた第２７図の結合手段の断
面図。第２９図は、駆動手段を示す、第２６図の
平面２９―２９に沿つた断面図。 １０……静止渦巻部材、１１……端板、１２…
…側板、１４……旋回渦巻部材、１５……端板、
１６……側板、２０〜２６……移動流体ポケツ
ト、２７〜３２……移動線接触部、４５，５１，
５４……端板、４６，５２，５５……インボリユ
ート溝、４８，５６，５７……側板、５０……静
止渦巻部材、５３……旋回渦巻部材、５９，６０
……移動流体ポケツト、８１……バネ、８２……
弾性部材、８５……Ｕ字バネ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) その一表面内にインボリユート溝を有す
   る静止端板と、該静止端板内の該インボリユー
   ト溝内に軸方向及び半径方向に少し移動するこ
   とができるように着座せしめられた別個の静止
   インボリユート側板とから形成されている静止
   渦巻部材と、 (b) その一表面内にインボリユート溝を有する旋
   回端板と、該旋回端板内の該インボリユート溝
   内に軸方向及び半径方向に少し移動することが
   できるように着座せしめられた別個の旋回イン
   ボリユート側板とから形成されている旋回渦巻
   部材と、 (c) 主軸と該主軸に平行な旋回渦巻部材軸とを備
   えて、該旋回渦巻部材を旋回せしめて、これに
   よつて、該静止インボリユート側板及び該旋回
   インボリユート側板に移動線接触部を形成し
   て、少なくとも１つの可変容量移動ポケツトと
   該移動ポケツト両側の相異なる流体圧の区域と
   を密封し規定し、更に、該移動線接触部に沿つ
   た接線方向密封を形成するために、該主軸と該
   旋回渦巻部材軸との間に設けられた半径方向追
   従リンク手段を備えた駆動手段と、 (d) 該静止インボリユート側板及び該旋回インボ
   リユート側板に組み合わさつて、該静止インボ
   リユート側板が該旋回端板の表面に接触するよ
   うに維持し、該旋回インボリユート側板が該静
   止端板の表面に接触するように維持する軸方向
   追従密封手段と、 (e) 最高圧の区域に連通する高圧流体導管及び最
   低圧の区域に連通する低圧流体導管と、 (f) 該静止渦巻部材と該旋回渦巻部材とを一定の
   角度関係に維持する結合手段と、 (g) 該静止インボリユート側板を該旋回端板に軸
   方向接触せしめ、該旋回インボリユート側板を
   該静止端板に軸方向接触せしめる軸方向力を供
   給して、該軸方向追従密封手段と共に、該ポケ
   ツトの半径方向密封を達成する軸方向力手段と を具備することを特徴とする容積式流体装置。 ２ 該静止端板及び該旋回端板の該インボリユー
   ト溝が該静止端板及び該旋回端板の表面内に切削
   されている特許請求の範囲第１項記載の容積式流
   体装置。 ３ 該静止端板及び該旋回端板の該インボリユー
   ト溝が該静止端板及び該旋回端板上のインボリユ
   ート軌道内に形成されている特許請求の範囲第１
   項記載の容積式流体装置。 ４ 該軸方向追従密封手段が、該インボリユート
   溝内に配置されており、これによつて、該静止イ
   ンボリユート側板及び該旋回インボリユート側板
   がそれぞれ直接的に該静止インボリユート側板及
   び該旋回インボリユート側板の接触端面で該静止
   端板及び該旋回端板に接触するように維持される
   特許請求の範囲第１項記載の容積式流体装置。 ５ 該軸方向追従密封手段が、複数個の間隔を置
   いて配置された圧縮バネからなる特許請求の範囲
   第４項記載の容積式流体装置。 ６ 該軸方向追従密封手段が、該インボリユート
   溝の全長に渡つて延びている弾性部材からなる特
   許請求の範囲第４項記載の容積式流体装置。 ７ 該軸方向追従密封手段が、該インボリユート
   溝の全長に渡つて延びているインボリユート形状
   のバネ密封手段からなる特許請求の範囲第４項記
   載の容積式流体装置。 ８ 該静止インボリユート側板の該接触端面及び
   該旋回インボリユート側板の該接触端面に、第２
   の軸方向追従密封手段が設けられている特許請求
   の範囲第４項記載の容積式流体装置。 ９ 該半径方向追従リンク手段が、該静止渦巻部
   材に作用する遠心力の少なくとも一部を相殺する
   力を供給する手段を備えている特許請求の範囲第
   １項記載の容積式流体装置。 １０ 該駆動手段が該主軸に連結されたモータ手
   段を具備し、本装置が圧縮機である特許請求の範
   囲第１項記載の容積式流体装置。 １１ 該駆動手段が該高圧流体導管内に高圧流体
   を導入する手段を具備し、本装置が膨張機である
   特許請求の範囲第１項記載の容積式流体装置。 １２ 該静止渦巻部材と該旋回渦巻部材と該半径
   方向追従リンク手段と該軸方向追従密封手段と結
   合手段とがハウジング手段によつて包囲されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の容積式流体装置。 １３ 該静止端板が、該静止端板に接触する冷却
   流体を循環させるためのインボリユート流路を形
   成する板手段を介して該ハウジング手段に取り付
   けられている特許請求の範囲第１２項記載の容積
   式流体装置。 １４ 該軸方向力手段が、該ハウジング内に該旋
   回端板により一部を境界付けられた実質上流体封
   鎖室を形成するための手段と、該室内に加圧流体
   を導入するための手段とを備えている特許請求の
   範囲第１２項記載の容積式流体装置。