JPH01211602A - 容積式流体装置 - 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】 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。

同一ピッチの２個の相互に嵌合するスピロイダルあるい
はインボリュートらせん形側板要素が分離した端板上に
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か知られている。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って互いに接触するように、角度方
向及び＝４− 半径方向に偏っている。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
って、それによっ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って延びている。特別の場合には、
流体容量ポケットは３６０°全体に渡って伸びず、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。ポケッ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、そして全ポケッ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って移動
する時、そのように形成されたポケットは体積変化を受
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。

）ｙ　ルー　（Ｃｒｅｕｘ）への初期の特許（米国特許
第８０１．１８２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１，３７６．２９１号、第２゜４７５．
２４７号、第２，４９４’、ｌ　Ｏ０号、第２゜８０９
．７７９号、第２，８４１，０８９号、第３、５６０．
１１９号、第３，６００，１１４号、第３゜８０２，８
０９号及び第３，８１７，６６４号、そして英国特許第
４８６，１９２号である。

各々がそれに取付けられたインボリュートらせん形側板
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、インボリュートらせん形側板を加工することにより
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７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。従って、渦巻型装
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渦巻型装置はその他の型
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ュート側板
をフライス削りすることによって製造された後、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
記要素をラップ（１ａｐ）する必要がある。

旋回及び静止渦巻部材上の２個のインポリュートスピロ
イダル形側板のラッピングは、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、移動流体ポケットの満足できる
密封を得るという問題は、側板間の移動線接触部に沿っ
た接線方向密封に限定されず、各インボリュート側板の
端面とそれに向い合っ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
力によって満足できる半径方向密封を達成するためにイ
ンボリュート側板の上部と端板の表面とをしまり公差で
加工する必要も生することを意味する。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
トの使用によって達成されるように努力されているが（
米国特許第３゜０１１．６９４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が、あるいはその
他の機構によっ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がっできたため、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
された機械的バネカ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（このような渦巻型
装置はＮ　１ｅｌｓ　Ｏ、Ｙ。

ｕｎｇ）の特許出願第４０８，２８７号、現在は米国特
許第３，８７４．８２７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
めに圧力流体か使用されている。前記流体は装置内に規
定される移動流体ポケットの１つから導入されるか（米
国特許第３，６００．１１４号、第３，８１７，６６４
号及び本出願人に譲渡されたＮ　１ｅｌｓ　　○、　Ｙ
　ｏｕｎｇ　　とＪｏｈｎＥ。

Ｍ　ｃ　Ｃｕ　ｌ　ｌｏｕｇｈによる１９７３年６月１
１日イ寸けの出願第３６８，９０７号で現在は米国特許
第３，８８４．５９９号）あるいは外部供給源から導入
される。Ｒｏｂｅｒｔ　Ｗ　、　Ｓ　ｈａｆ　ｆｅｒに
よる出願第５６１，４７９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
使用する渦巻型装置では、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
いは選択された位置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ットから孤立しており、それはハ
ウジングの内部容量の充分全体から成るが、あるいは全
ハウジング容量以下の容量から成る。

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が、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、渦巻型装
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
インボリュ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
要性は渦巻型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ュート側板の
高さにおける不均一な寸法変化を起こす。

Ｊ　ｏｈｎ　Ｅ　、　ＭｃＣｕｌｌｏｕｇｈ及びＲｏｂ
ｅｒｔ　Ｗ、　　５ｈａｆ　ｆｅｒによる特許出願第５
６１，４７９号において、インボリュート側板と組み合
わされ、そして側止に設置された密封インボリュートと
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、あるいは原価的に減少された。

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ュート形状の密
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
の使用は側板の上面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。

従って、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
従来の精度で加工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。

従って、本発明の主要目的は、渦巻部材を使用する渦巻
装置が他の型式の圧縮機、膨張エンジン＝１２− 及びポンプに優り、そのため渦巻型装置が従来可能な範
囲より広範囲の応用に使用できるコストで製造可能な渦
巻型装置内での使用に適した渦巻部材を提供することで
ある。本発明の次の目的は、インボリュート側板の側面
及び端面の従来的公差での加工だけを必要とすることを
特徴とする渦巻部材を提供することである。その次の目
的は、インボリュート側板に付加的な手段を必要としな
いその構造に固有の軸方向追従／密封手段を具備するよ
うな構造の渦巻部材を提供することである。

その次の目的は、使用される任意の接線方向密封手段の
完全性を維持することができる固有の追従／密封手段を
有する渦巻部材を提供することである。更にその次の目
的は、端板及びインボリュート側板が相異なる材料から
形成されることもあるので、それらが成形される材料の
選択の融通性を可能ならしめる渦巻部材を提供すること
である。

本発明のもう１つの主要目的は、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渦巻を装置
を提供することである。次の目的は、従来的加工の使用
での効果的半径方向密封の達成を可能ならしめる軸方向
追従／密封を具備するために、インボリュート側板が端
板内に着座されることを特徴とする渦巻型装置を提供す
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。

本発明のその他の目的は部分的に明確であり、更に部分
的には以下の記載から明らかとなるだろう。

従って、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、渦巻型装置内で軸方向及
び半径方向密封手段の使用により移動流体ポケット及び
相異なる流体圧の区域を規定するための補足的渦巻部材
と共に使用されるのに適した独特な渦巻部材が提供され
る。この独特な渦巻部材は、流体ポケットの境界の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
リュ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ュート形状で
あり、溝内に着座せしめられた側板部材とを具備する。

端板の溝内へのインボリュ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かあるいは
剛性的であるが、その場合必要に応じて、付加的要素と
して軸方向追従／密封手段が側板の外側の縁に備えられ
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
って形成され、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−１５＝ 巻部材を備えた改良された渦巻型機械が提供される。本
渦巻型機械は半径方向及び接線方向密封手段を具備し、
そして好ましい具体例においては、渦巻部材を従来的加
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（渦
巻部材の構造に固有であるかあるいは付加的要素として
与えられる）軸方向追従／密封手段が具備されている。

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。

渦巻型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付加的な軸方向追
従／密封手段は半径方向密封の達成と接線方向密封機構
の完全性の維持とが可能でなければならないので、この
渦巻部材について説明する前に、装置内のポケットを効
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。

渦巻型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、常にではないが通常分離した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
て渦巻型装置内に使用され得る。しかしながら、前記特
許出願箱３６８．９０７号及び第４０８，９１２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渦巻型装置で重要な進歩を示
すと考えられるので、この渦巻部材構造は、出願第４０
８，９１２号、現在米国特許第３，９２４．９７７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
機内に例示されるであろう。

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子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求心力を供給する可能性を有し、従
って制御された半径方向密封達成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
バ坏を組み入れている。特許出願第４０８，９１２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、
半径方向追従機械的リンク手段から分離している手段、
例えばつり合い重りが、旋回渦巻部材に作用する遠心力
の全であるいはほとんど全てと平衡するために具備され
、そして半径方向追従リンク手段即ち機械的バネが所望
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
合により角度に対して位置決めされ、半径方向追従リン
ク手段は滑動リンクあるいは揺動リンクであり、渦巻部
材の一方あるいは両方か冷却され、そして必要に応じて
接触面か潤滑される。揺動リンクを具体化する後者の型
の接線方向密封は、以下に記載する装置で接線方向密封
手段の例として使用されるてあろう。

渦巻装置の操作原理は、特許出願第３６８，９０７号、
現在米国特許節３，８８４．５９９号だけでなく、以前
公表された特許に記載されている。

従って、前記装置の操作の詳細な記載を繰返す必要はな
い。ただ、渦巻型装置が密封された流体ポケツｌ−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、流体か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
量が圧力に頼らす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ットは、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
ンボリュ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、密封されたポケットは前
記平行平面間を移動する。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　ｍｅ
ｍｂｅｒ）Ｊという言葉は、移動線接触部を形成する接
触面を規定する端板と要素とから成る部品を指示するた
めに使用される。「側板（ｗｒａｐ）Ｊ　という言葉は
、移動線接触部を形成する要素を指示するために使用さ
れる。前記側板は、ある形状、例えば円のインボリュー
ト（インボリュートらせん）、円弧等の形状を有し、そ
して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１６図、第２１図、第２６図〜第２９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１７Ｎ〜第２０図、第２２図〜第２５図に本発明
の好適実施例に従う流体装置が示されている。

第１図及び第２図は、渦巻装置の大体の構造と半径方向
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
ポケットだ（プを示す。

第１図及び第２図において、静止渦巻部材１０が端板１
１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。

この渦巻部材の構造と前記渦巻部材が組み入れられる渦
巻型装置とを論する際、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
る渦巻型装置に同等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及びインボリュート側板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１４はある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
使用により固定された角度に対する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
数の移動流体ポケット即ちポケット２０〜２６を規定す
る。前記ポケットは、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２７−３
２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、次にポケットに導
入され、そして中心ポケット２０に接近するに従ってポ
ケットの容量か小さくなるので、流体は圧縮される。

従って、流体ポケットを規定する移動接触線に沿って効
果的な接線方向密封が具備され、そして効果的な半径方
向密封は、静止渦巻部材１０の端板ｊｌ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１
４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、外側から内側に向ってポケットは流体圧
の増加する区域を規定し、従って各線接触部を通して圧
力差△Ｐが存在する。従って、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に
対して密封し、従っ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に対
して密封し、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は、圧縮された流体が流体口
１３かも導入され、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にしながら所望
の接線方向密封を達成するために好ましい装置は、米国
特許出願第３６８，９０７号及び第４０８．９１２号に
記載されている。更にこの第４０８．９１２号には、側
板の端面と端板とを＝２３− 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流体室内に高圧気体か導入さ
れるような軸方向接触手段あるいは軸方向負荷手段が記
載されている。■９７５年５月２４日付は米国特許第５
６１，４７９号に記載されている別の軸方向接触手段あ
るいは軸方向負荷手段は、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。もちろん、この渦巻部材に固有の、
あるいはそれに付加される追従／密封特性は、出願第４
０８，９１２号に記載されているをの軸方向及び半径方
向力発生のために適切な手段が、あるいはその他の適切
な型の前記手段と共に使用されるように設計されている
。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、非常に効果的な半
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、側板は全長に渡っ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。しかし、操作中にこの精度達
成の利点も材料的に消耗されることがある。

この消耗に含まれる１つの因子は、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、流体ポケッ
ト内の流体温度は半径方向内側に向って増加し、そして
（第２６図に示されるような）冷却手段が具備されたと
しても、側板１２及び１７は温度差を受け、従って側板
が形成される材料の熱膨張率に従って側板の高さは変化
する。

非常に精密な加工の達成の消耗に影響する別の因子は、
操作中の装置内の不均一摩耗の不能性である。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、そして次には、たとえ製造中表面か精密に加工さ
れていたとしても望まれない漏れを導くことは明確であ
ろう。

本発明に従って渦巻部材を構成することにより、即ち（
第２図に示されるような単一片構造と比較して）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、そして従ってコストを減
少することができるばかりでなく、同時に、何にせよ半
径方向密封が達成されれば、その完全性を維持すること
が可能である軸方向追従／密封特性を渦巻部材内に構成
することができる。

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切羽４７内に加工された浅いインボ
リユート溝４６を有する。溝４６に一致する形状のイン
ボリュート側板部材４８は、鋳造技術あるいはモールデ
ィング技術により、あるいは例えばロール成形装置を使
用して帯状材料から成形することにより従来的に製造さ
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。

はとんどの場合本発明に従っ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か望まし
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るよう
な範囲でも、相異なる材料を使用することが好ましいこ
ともある。

溝内への側板の着座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が、あるいは側板
を端板に剛性的に取付けるようなものであるかのいずれ
かである。第１の型の着座の場合には、半径方向密封の
完全性を保持する軸方向追従／密封特性を側板に具備す
るための軸方向力供給手段を溝内に具備することが好ま
しい。前記力は、空気力か機械力かあるいは両者の組み
合せである。第２の型の着座は主に、厚い側板を有する
割合に大きな渦巻部材に使用されるが、その場合には側
板内に分離した軸方向追従／密封手段を組み入れること
が好ましい。

例えば、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、移動線接触部
に沿った静止及び旋回渦巻部材の部分断面図である第４
図及び第５図で最も良く参照できる。従って、第４図及
び第５図の断面図と、側板１２及び１６が流体ポケット
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。

インボリュート側板５６は溝５２内に着座し、従ってそ
れは静止渦巻部材の一部分であり、一方インポリュート
側板５７は溝５５内に着座し、従っ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線
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。ある程度の軸方向追従が密封に添付されるの
で、側板５６及び５７を各々の溝内に浮かせておくこと
により、半径方向密封のための上の条件は満足できる。

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、その中に達成される接線方向密封の完全性を維持
する必要がある。従って、本発明の渦巻部材に固有な軸
方向追従は接線方向密封の完全性の維持可能性を伴って
いなければならない。

第４図は、接線方向密封を維持するためだけでなく軸方
向追従を具備するために空気力だけが使用されている本
発明の渦巻部材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、そして流体ポケット５９及び６０が第
２図のポケット２０及び２２に直接匹敵するものと仮定
すれば、流体ポケット５９内に達成される流体圧ｐｓｓ
は隣接するポケット６０内の流体圧ｐｅｏよりも大きい
ことは明確であろう。

従って、渦巻操作中に、インボリュート側板５６及び５
７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−
（Ｐｓｓ　　Ｐａ。）が存在する。圧縮機が始動されて
、△Ｐがある意味のある値になる以前には、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
る通路を通って溝５２内に侵入する流体の圧力が側板５
６を軸方向に押し付け、従って表面６１と６２とにより
軸方向密封接触部が形成される。同様に、溝５５内の高
圧流体により、側板Ｓ７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／密封特性を具備せしめ、
同時に側板の端部壁面と溝の側面との間に規定される、
溝内の流路を通しての流体漏れを最小とする何らかの形
の軸方向力供給手段が具備されることがわかるだろう。

従って、この漏れの最小化は、この渦巻部材が組み入れ
られる渦巻型装置の全体に渡っ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６７／６２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を向い合う渦巻の端板と係合せしめるための主要な
機械的力を供給するために使用されており：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、多数の周期的に互いに離れ
たバネ溜め８０が側板の端面に穴あけされ、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に正の力を連続的に適応し、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、所望の軸方向力の充分に全てが始動時と停止時にも
与えられ、従ってこの事実により、第４図の装置の使用
で達成される以上の信頼性で前記時期にも操作されるこ
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
類似の材料から従来的に形成される。第４図及び第７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、
側板部材を通して存在する圧力差を使用することができ
るが、これは必要とは限らない。弾性部材８２はバネ８
１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を溝
の表面６６に連続的に接触せしめ、従って側板の下方の
気密を保つことにより付加的な半径方向密封手段を具備
する。弾性密封部材を形成する材料が劣化する傾向にあ
り、従って前記部材を交換する必要があるので、第８図
の側板密封の具体例は保全が普通に実行できる装置に使
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ったり、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
密封を供給するための機械的手段としてのパイ・／シー
ルの使用を示している。

′　第９図と第１Ｏ図と、そして第１２図において、前
記バネ／シールはＵ字形バネ８５である。溝と側板のイ
ンボリュート形状と同一形状のＵ字形バネ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
具備するポケットの方向に面するように、バネは配置さ
れる。溝５２内で圧縮された状態の時、端面８７（第１
０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。従って、ポケット５９から溝５２を通ってポケッ
ト６０に気体か漏れることはない。

バネ／シールの別の具体例は第１１図に示されている。

このバネ／シールは、その２個の端面８９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
ボリュート形陽段状密封ストリップ８８と、端面８９及
び９０を前記表面に押し付けるための２個の向い合った
インボリュート形波状バネ９１及び９２とから成る。従
って、パイ・／シールはＵ字形バネ８５のような単一部
材から形成されるが、あるいは第１１図に示されるよう
な多数の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／シールは
気体漏れを除去するので、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／シールの圧
縮力と△Ｐとによって決定される、側板と向い合う渦巻
の端板との間の滑動接触部により半径方向が達成される
という事実に起因する。従って、第９図〜第１２図の例
は、渦巻部材の構造に固有な平衡された圧力密封要素と
、溝内への側板の着座のために好ましい手段とを示して
いる。

第１２図は、旋回及び静止画渦巻部材にＵ字形ノゞ゛ネ
８５を使用している渦巻部材構造の応用と、そして潤滑
溝の組み入れとを示している。同等の配置を使用してい
ることがわかるだろう。従って、側板５６がＵ字形バネ
８５を介して溝５４内に着座していると同様に、側板５
７がＵ字形バネ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。（例えは第２６図
に示されるような手段により）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６４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
ら盛り上がっ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
渡って中心溝■−３６〜 ０２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１０１は静止側板１
０３０幅あるいは厚さよりわずかに小さい幅を有する。

側板１０３は、側板が端板１００に接続する、あるいは
溝１０２内に着座する端部において中心インボリュート
延長部１０４に終結し、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
リュート形状軌道１０６を具備する端板１０５を有し、
軌道内には旋回渦巻側板１０９の中心延長部１０８を着
座するようにに適応された中心溝１０７が存在している
。

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１
３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図き、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１０
４内のバネ溜め１１３内の多数の互いに離れたバネ１１
２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１１４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字形バネ１１５
か平衡された密封を供給する。第１４図は又、軌道１１
０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。

また、渦巻部材を形成するために、端板の溝内に分離し
た側板を剛性的に設置することも本発明の範囲内である
。側板が端板に剛性的に設置される渦巻部材は、第４図
〜第１６図に示されている側板がその溝内で軸方向及び
半径方向に小距離たけ移動できる渦巻部材に具−備され
る固有の軸方向追従／密封特性を具備していない。従っ
て、側板と組み合わされる分離した軸方向追従／密封手
段を有することができるに充分な厚さを具備した側板を
剛性的に設置することが通常好ましい。従来的に構成さ
れた渦巻部材のための軸方向追従／密封手段は特許出願
第５６１，４７９号に詳細に記載されている。前記の分
離した軸方向追従／密封手段の数列が、第１７図〜第２
５図に示されている。　前記のように、従来の公差での
側板の端面及び端板の表面の加工を使用して半径方向密
封が可能であるかという議論においては、半径方向密封
を達成し同時に装置内の接線方向密封の完全性を維持す
るような、表面の軸方向接触部におけるある程度の追従
を供給することが問題に含まれる。

図示された軸方向追従／＠封手段の種々の具体例かられ
かるように、分離された密封要素が各側板と共に使用さ
れ、そして空気力や機械的力あるいはそれらの力の組み
合わせが、密封要素に作用して向い合う端板の表面に接
触せしめるために使用される。これらの力は、分離した
浮遊している側板に加えられる軸方向及び半径方向力に
直接寄与するものであることが認識されよう。

第１７図は、インボリユート溝１２２を具備する端板１
２１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１２４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、溝内にはインボリュート側板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分離した側板に使用され
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ように規定されている。バネ／密封
要素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、使用される密封要素の具体例に従って、側板
端部内かあるいは密封要素内に規定される流体容量内に
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画渦巻部材のインボリュート側
板と組み合わされる。第１８−第２０図及び第２２図−
第２５図においては、前記追−４０＝ 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図の密封要素の具体例にネタいて、こ
の部品は、それと共に使用されるインボリュート側板部
材例えば図面中の静止側板１２３の形状に一致するイン
ボリュート形状を有する、必要ではないがほぼ長方形断
面の密封部材の形状を採る。このインボリュート密封要
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、炭素、（充填されたあるいは充填されて
いない）ポリテトラフルオロエチレンのようなプラスチ
ック、あるいはポリイミド等である。

前記材料は潤滑を必要とする性質のものであったり、あ
るいは乾燥操作可能であるが、後者の場合には充填され
た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１３７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１７図に示されるように、イン
ポリュ〜ト形状流路１３７を規定する溝は、各々端面１
４０及び１４１と側壁面１４２及び１４３を有する２個
の平行なインボリュート延長部１３８及び１３９から形
成されている。表面１４４で溝の壁面は終結する。

バネ密封要素１３５と溝１３７は追従／密封手段１４５
の境界を規定する。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
図に示されるバネ密封の具体例に渡って維持されている
。

第４図の側板着座方法に対応するように、第１７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１３５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　−（Ｐ　ｓｓ　　Ｐ　６ｏ）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図の具体例は軸方向追従／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か必要で
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
トの如き因子に従う。

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１５
５が溝の表面１４４に穴あけされ、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不力を
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
、従っ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、充分全ての所望な軸方向力が始動時及び停止
時にも供給される。しかしながら、第１７図の装置の場
合のように、密封要素の接触面と流路の表面は精密な嵌
め合いを形成できなければならない。第１８図の密封要
素のための材料の選択は、第１７図の具体例で上述の因
子実質上同一の因子によって決定される。

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１５７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従来的に形成
される。弾性部材１５７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、従っ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１
９図の渦巻部材は、弾性部材を形成する材料の性質のた
め、保全が普通に実行できる装置内に使用される。

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字形バネ／シールＩ５８を使用しているこ
とを示す。また、第１Ｏ図のＵ字形バネ／シールと同一
のこのＵ字形バネ／シール１５８も、密封要素１３５の
下に気密密封を供給し、装置内の接線方向密封の完全性
を維持する。側板の着座に使用する場合（例えば第１２
図における）ように、Ｕ字形バネ／シール１５８は気体
漏れを除去し、従って追従／密封手段に具備される全表
面は従来的公差に加工され、同時に改良された結果の達
成を可能とする。当然、第１１図に示されているバネ／
シールのその他の具体例を使用することも本発明の範囲
内にある。最後に、第２０図は密封要素内への潤滑溝１
５９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追従／密封手段に組み入れ
ることもできる。

既に指摘したように、本発明の渦巻部材を構成する際、
側板は構造に追従／密封特性を具備せしめるように端板
内に着座され、従って付加的な追従／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、渦巻部材
にある程度の固有な追従／密封特性を供給するように側
板が端板の溝内に着座されている渦巻部材に追従／密封
手段を付加することが所望のこともある。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１２図に示される
ように達成され、そして第２０図のような補助的な追従
／密封手段が付加されている。この配置は、装置の軸方
向密封に含まれる全表面の加工量を最小とし、そしであ
る程度の付加された軸方向追従を与える。

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２５図は、密封要
素の別の具体例を示す。第２２図に見られるように、密
封要素１７０は室１７１を規定するトラフ形状であり、
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１７６と１７７とを
有する。側板の中心延長部材１７２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１
７８と１７９とを有する。従って、第２２図に示された
装置において、装置が圧縮機であっても膨張機であって
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の幅よりわずかたけ大きくなければならな
い。また、バネ密封要素１７０の全幅はそれと組合され
る側板の幅よりもわずかたけ大きくなければならない。

これは密封要素にある半径方向の運動を供給するために
必要である。

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。ポケット５６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１７６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図の具体
例の場合のように、第２２図の具体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図の具体例において、側板の延長部１７２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図の具体例に関して上に記載しれた事と実質上同一
の設計及び実行の特性が第２３図の具体例にも適用され
る。同様に、第２４図及び第２５図の具体例が操作にお
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／シール１８４、例えば第１０図に示されるバネ
／シールを使用していることを示する。当然、第１１図
のバネ／シールも同様に受は入れられる。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が軌道１８７内の端板の表面上に
規定された側板１２８か中心延長部１８８を有している
第１３図の渦巻部材構造が、側板が端板内の溝内に剛性
的に設置されている本発明の渦巻部材の具体例にも適用
できるという事実を示している。

本発明に従っ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２９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に終結
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１
９６が存在し、そして前記通路内には、図示してＱｌ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、
〜５１− 静止渦巻部材１９０の端板１９１はインボリユート溝１
９９を有するように形成され、その中には側板１９２が
第４図−笑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つに従って着座している。第２６図では、
これは軸方向追従／密封が渦巻部材構造に固宵であるよ
うな本発明の渦巻部材の具体例における軸方向力供給手
段の例として、溝１９９内にインボリュート形状Ｕ字形
バネ／シール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て
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２Ｃｋ２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２
０４内に取りつけられ、そして静止渦巻部材と同様にイ
ンボリュートＵ字形バネ２０５を介して着座している。

流体ポケット、例えば最高流体圧の中心ポケット２０６
と周辺ポケット２０７、更に半径方向内側に向って増加
する中間の圧力の全ポケントは、圧縮機内に規定される
残りの容量から孤立している。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２０９と共に密封接触部を形成する表
面２０８を有している。

この孤立の必要性は後に記載されるだろう。最高圧の区
域即ち流体ポケット２０６は流体通路１９６と接続管１
９７とを介して（図示していない）高圧ラインあるいは
高圧源に連通ずる。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ずる。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を通って
導入され、そして膨張した低圧流体か１個あるいは複数
の低圧口２１０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２２０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２２２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の前部側面２２
６と共に、冷却流体を循環せしめるために適切なインボ
リュート通路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
は多数の先頭ネジ２２８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２２９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、静止渦巻部に関して、そしてハウシン
グのフレームに関して角度方向に運動することを防止さ
れなけれはならず：そして本具体例においては、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、そして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ように、旋回渦巻部材は半径方向追
従手段により旋回されなければならない。

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
る結合部拐の使用により達成される。第２７図及び第２
８図に見られるように、前記結合部材はＨ形状断面の環
状リング２３１から成る。便宜的に前面２３２が旋回渦
巻に面するとし、そしてこの用語を保持すれは、背面と
呼ばれる反対の表面かハウシ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個の向い合って配置されたキー溝２３６と
２３７とを有しく第２７図）、そして背面２３３もそれ
に切られた２個の向い合っ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２３５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、四
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部材のキー溝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、結合部材のキー溝２３８と２３９と滑
動係合するために内面上に設置された２個の向い合って
配置されたキー（図示していない）を有する。

結合部材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って装置内に潤滑油を導入する
ことによりなされる。

このために、結合部材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）。

予め決定された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
切な機構の数個の具体例は、出願第４０８，９１２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、揺動リングが使用され、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
するため半径方向力の重要性はすでに記載された。

従って、接線方向密封は軸方向追従たけでなくある程度
の半径方向追従をシステム内に導入することにより達成
される。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工坏ルギーの浪費
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、
渦巻側板の漸進的摩耗、あるいは液体スラグや蓄積され
る摩耗破片や摂取された泥粒などの非圧縮物の遭遇に応
じて、機械の軸に対して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、それにより
旋回渦巻部材が静止渦巻部材の内側に取り付けられるこ
とと、所望のように２個の渦巻の側板の形状を適合せし
めるためにその直交接線を調整することが可能となるよ
うな完全ではない形状の渦巻の使用を可能ならしめる。

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図の例おいて、玉軸受が旋回
渦巻部材の軸方向駆動軸に設置され、そして玉軸受の周
辺は揺動リンクを具備するクランク機構に接続されてい
る。揺動リンクの軸線は、通常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の下に半
径方向外側に揺動する。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。

次に第２６図及び第２９図に移ると、旋回渦巻は軸受２
５１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ッドピン２
５４により連結ロッド２５３が旋回的に設置されている
。連結ロンドは、連結ロッドの環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。軸２５５の軸は第２９図
において番号２６０により指示される。主軸と機械の軸
は静止渦巻部材の軸と同一であり、従って番号１９８で
示されている。旋回渦巻の軸２６０と機械の軸との間の
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２５
０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。従って、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は適当な仕事吸収手段例えば圧縮
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、中心ポケット２
０６内に導入される高圧流体が駆動手段である。

連結ロッド−玉軸受組立体とピンとから成・る揺動リン
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ポ
ルト２６５が連結ロッド２５３に取り付けられ、モして
Ｔポルトはナツト２７０によりＴポルト２６５に調整可
能に取り付けられたバネ保持器２６９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２６６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さな
い遠心力の予め決定された割合で打ち勝ち、同時に完全
な運転中の偏心を達成するように選択される。従って、
実際にはバネは揺動リンクの方に引かれるので旋回渦巻
部材に求心力を及ぼし、従っ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だけでなく）始動時と停止時にも
、バネが揺動リンクを内側、即ちクランクの内面２７１
の方向に引き、従って第２９図に示される小ギャップ２
７２が存在しなくなる。このことは、旋回渦巻部材の偏
心距離が通常操作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がある負荷の下に始動するので
はなく、機械の速度が増加するに従って負荷を増してい
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２７
４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２７７によりクランク２５
２０７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とから成る向い合って配置されたつり合
い重りを有する。

つり合い重りは寸法に関係した形状を有し、そして機械
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。大きい方の主つり合い重り２７３は、バネ２６
７と２６８の求心力と同一方向に遠心力を及ぼすように
配置されていることに注意すべきである（第２９図）。

第２６図に示される圧縮機の典型的な例において、軸方
向負荷力が端板表面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
る内容量２８０の一部が加圧される。全容量２８０を加
圧することは可能であるが、第２６図の圧縮機は容量２
８０内に規定される包囲体２８１を有する。包囲体２８
１はリムを具備する浅い容器の形状であり、リム２８２
は密封りング２８３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２
５２に関する包囲体２８１の６決めを維持するために動
く。口２８５はクランク２５２に接触するぬぐい密封２
８７を着座せしめるような形状である。従って、包囲体
２８１内の容量２８８は容量２８０から孤立するが、し
かし容量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ットから独立して
いる容量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を通って容量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がその全長に渡って、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１９１の表面２９５と共に密封接触部を形成し、従
っ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
に渡って、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、揺動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。同時に、渦巻部材の構造に固有の
軸方向追従／密封特性のため、そして駆動機構に具備さ
れる半径方向追従特性のために、装置内の全表面は従来
的な公差で加工する必要しかない。この事実は本発明の
渦巻部材の使用によりもたらされる製造コストの減少に
寄与する。

以上のように、前記の記載から明確にされた目的のうち
前記の目的が効果的に達成されることがわかったが、前
記の構成には本発明の範囲を逸脱することなく変更がな
されることもあるので、前記の記載に含まれる全事項あ
るいは添付図面に示される全事項は一例であり、これら
に制限されないということに注意すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、典型的な渦巻型装置のインボリュート側板部
材の断面図。 第２図は、第１図の平面２−２に沿った第１図の典型的
な渦巻型装置の断面図。 第３図は、本発明に従って構成された組立てる前の端板
及びインボリュート側板の斜視図。 第４図は、線接触した２個のインボリュート側板と、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に沿った第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に沿った第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／シール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／シール
の一具体例の拡大断面図。 第１１図は、溝内の側板を密封するために使用されるバ
ネ／シールの別の具体例の拡大断面図。 第１２図は、第１０図のバネ／シールを使用し、潤滑溝
を有する旋回及び静止渦巻部材の部分断面図。 第１３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
／シールの使用により追従／密封を達成するための第１
３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、本発明に従う、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
を使用した該手段の一具体例の組み入れとを示す、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該手段を有する接触し
ている側板の部分断面図。 第１９図は、第１７図のように端板に取イリけられ、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
を使用した該手段を有する接触している側板の部分断面
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
／シールを使用した該手段を有する接触している側板の
部分断面図。 第２１図は、端板への側板の着座のためのＵ字形バネ／
シールと、Ｕ字形バネ／シール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、本発明に従う、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て組み入れられた該手段との部分断
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
力と機械的力七の組み合わせを使用して組み入れられた
該手段との部分断面図。 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
要素を使用して組み入れられた該手段との部分断面図。 第２５図は、剛性的に取４−ｊ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／シールを使用して組み入れられた該手段と
の部分断面図。 第２６図は、本発明に従っ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２
６図の平面２７−２７に沿った断面図。 第２８図は、第２７図の平面２８−２８に沿った第２７
図の結合手段の断面図。 −６８〜 第２９図は、旋回渦巻部材駆動手段を示す、第２６図の
平面２９−２９に沿った断面図。 ）０・・・静止渦巻部材 １１・・・端板 １２・・・側板 Ｊ４・・・旋回渦巻部材 Ｉ５・・・端板 １６・・・側板 ２０〜２６・・・移動流体ポケット ２７〜３２・・・移動線接触部 ４５．５Ｌ５４・・・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・・・移動流体ポケット ８Ｊ・・・バネ ８２・・・弾性部材 ８５・・・Ｕ字形バネ ８８・・・インボリュート階段状密封ストリツブ ９１．９２・・・インボリュート形状の波状バネ ９６．９７・・・湿潤溝

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 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、該静止端板内の該溝内に固定的に着座せしめ
   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、該旋回端板内の該溝内に固
   定的に着座せしめられた別個の旋回インボリユート側板
   から形成されている旋回渦巻部材と、 （ｃ）該旋回渦巻部材を旋回せしめ、それにより該イン
   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及び該移動線接触部の両側の
   相異なる流体圧区域を密封し規定するための、主軸と該
   主軸に平行な旋回渦巻部材軸とを備えた駆動手段であつ
   て、該移動線接触部に沿つて接線方向密封を達成するた
   めに該主軸と該旋回渦巻部材軸との間に半径方向追従リ
   ンク手段を具備する駆動手段と、 （ｄ）該静止側板と該旋回側板に備えられた軸方向追従
   ／密封手段であつて、それにより該静止側板が該旋回端
   板のその他の表面との接触を維持し該旋回側板が該静止
   端板のその他の表面との接触を維持するようになつてい
   る軸方向追従／密封手段と、 （ｅ）最高圧の区域と連通する高圧流体導管及び最低圧
   の区域と連通する低圧流体導管と、（ｆ）該渦巻部材を
   一定の角度関係に維持する結合手段と、 （ｇ）該静止渦巻部材の該静止インボリユート側板を該
   旋回渦巻部材の該旋回端板に軸方向接触せしめ、該旋回
   渦巻部材の該旋回インボリユート側板を該静止渦巻部材
   の該静止端板に軸方向接触せしめる軸方向力を供給し、
   それにより該軸方向追従／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、 を組み合せて成る容積式流体装置。
2. ２．該静止端板と該旋回端板の該溝が該端板の表面内に
   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. ３．該静止端板と該旋回端板の該溝が該端板上のインボ
   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. ４．該軸方向追従／密封手段が、軸方向及び半径方向に
   少し移動ができるように配置された密封要素を含み、該
   側板の接触端面に備えられ、それにより該静止側板及び
   該旋回側板が各々該軸方向追従／密封手段を介して該旋
   回端板及び該静止端板との接触を維持するようになつて
   いる特許請求の範囲第１項記載の容積式流体装置。
5. ５．該軸方向追従／密封手段が、該側板と一致する形状
   のらせん形に形成された該密封要素と、該静止側板に備
   えられた該密封要素に作用して該旋回端板との密封接触
   を形成し、且つ該旋回側板に備えられた該密封要素に作
   用して該静止端板との密封接触を形成するための密封要
   素作用手段との組み合せから構成されている特許請求の
   範囲第４項記載の容積式流体装置。
6. ６．該密封要素作用手段がバネ／シールから成る特許請
   求の範囲第５項記載の容積式流体装置。
7. ７．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ようにせしめら
   れた半径方向求心力を供給する手段を具備し、それによ
   り接線方向密封が摩耗と内部流体漏れとを最小とするレ
   ベルで該旋回渦巻部材と該静止渦巻部材との間の半径方
   向力によつて達成されるようになつている特許請求の範
   囲第１項記載の容積式流体装置。
8. ８．該駆動手段が該主軸に連結されたモータ手段を具備
   し、該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。
9. ９．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、該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。
10. １０．該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を包囲するハウジング手
    段を具備している特許請求の範囲第１項記載の容積式流
    体装置。
11. １１．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１０項記載の容積式流体装置。
12. １２．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
    段とから構成されている特許請求の範囲第１０項記載の
    容積式流体装置。