特許 6991222 商用車用のスクリュコンプレッサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-09

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】商用車用のスクリュコンプレッサ

(51)【国際特許分類】

   F04C 28/28 20060101AFI20220104BHJP

【ＦＩ】

F04C28/28 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019536683

(86)(22)【出願日】2017-09-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-10-17

(86)【国際出願番号】 EP2017073586

(87)【国際公開番号】W WO2018054883

(87)【国際公開日】2018-03-29

【審査請求日】2019-05-10

(31)【優先権主張番号】102016011495.9

(32)【優先日】2016-09-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】597007363

【氏名又は名称】クノル－ブレムゼ ジステーメ フューア ヌッツファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｋｎｏｒｒ－Ｂｒｅｍｓｅ Ｓｙｓｔｅｍｅ ｆｕｅｒ Ｎｕｔｚｆａｈｒｚｅｕｇｅ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｍｏｏｓａｃｈｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ８０， Ｄ－８０８０９ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ジル エブラール

(72)【発明者】

【氏名】ジャン－バプティスト マールスコ

(72)【発明者】

【氏名】イェアク メラー

(72)【発明者】

【氏名】トーマス ヴァインホルト

【審査官】井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２２７７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０２７１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１８９４８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ ２８／２８

Ｆ０４Ｃ ２９／０２

Ｆ０４Ｃ １８／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮空気を製造するための商用車用のスクリュコンプレッサ（１０）であって、少なくとも１つのケーシング（２０）と、圧縮空気消費器との接続のための空気出口（５１）と、放圧弁（８０）とを有しており、
前記放圧弁（８０）は、前記スクリュコンプレッサ（１０）の前記ケーシング（２０）の内部を圧縮空気消費器との接続のために設けられた前記空気出口（５１）を介して排気する必要がないようにするために用いられ、かつ少なくとも１つのばね（１０２）と少なくとも１つの閉鎖エレメント（１０４）とを備えたばね荷重が加えられた閉鎖機構（１００）を有しており、前記ばね（１０２）は、大気圧よりも高い予め規定された最低圧力に達すると、前記ばねが前記閉鎖エレメント（１０４）を操作するように規定されたばね力を有しており、前記閉鎖エレメント（１０４）は、さらに、前記スクリュコンプレッサ（１０）の内部の圧力が、大気圧と同じ圧力または大気圧に近い圧力へと下がる前に、前記閉鎖エレメント（１０４）によって前記スクリュコンプレッサ（１０）の減圧プロセスを停止するように設けられている、商用車用のスクリュコンプレッサ（１０）。

【請求項2】

前記ばね（１０２）はコイルばねである、請求項１記載のスクリュコンプレッサ（１０）。

【請求項3】

前記閉鎖エレメント（１０４）は球である、請求項１または２記載のスクリュコンプレッサ（１０）。

【請求項4】

前記ばね荷重が加えられた閉鎖機構（１００）は、前記スクリュコンプレッサ（１０）の前記放圧弁（８０）から入口管片（２４）への排気管路内に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のスクリュコンプレッサ（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも１つのケーシングと放圧弁とを有した、商用車用のスクリュコンプレッサに関する。

【0002】

従来技術により既に、商用車用のスクリュコンプレッサが公知である。このような形式のスクリュコンプレッサは、例えば商用車のブレーキシステムのために必要な圧縮空気を準備するために使用される。

【0003】

この関連で特に、オイルが充填されたコンプレッサ、特にスクリュコンプレッサも公知であり、このようなコンプレッサでは、オイル温度の制御が課題である。オイル温度の制御は通常、オイルが充填されたコンプレッサおよびオイル循環路に温度調整弁を介して接続されている外部のオイルクーラを設けることにより実施される。この場合、オイルクーラは、互いに分離された２つの循環路を有する熱交換器であって、高温の流体、すなわちコンプレッサオイル用の第１の循環路と、冷却流体用の第２の循環路とが設けられている。冷却流体としては例えば、空気、凍結防止剤を含む混合水、またはその他のオイルを使用することができる。

【0004】

そしてこのオイルクーラは、管路またはホースを介してコンプレッサオイル循環路に接続されなければならず、オイル循環路は漏れに対して防護されていなければならない。

【0005】

さらに、この外部の容積には、オイルを充填しなければならないので、オイルの総量も増大される。これによりシステム慣性は増大される。さらに、オイルクーラは、周囲に存在している保持体、または別個の保持体によって、機械的に収納されて取り付けられなければならず、このことは付加的な取付け手段、ひいては構成スペースも必要とする。

【0006】

米国特許第４７８００６１号明細書（US 4,780,061）により既に、組み込まれたオイル冷却部を備えたスクリュコンプレッサが公知である。

【0007】

さらに、独国特許出願公開第３７１７４９３号明細書（DE 37 17 493 A1）には、コンパクトなケーシング内に配置されたスクリュ圧縮機装置が開示されており、このスクリュ圧縮機装置は、スクリュコンプレッサの電気モータ上にあるオイルクーラを有している。

【0008】

冒頭で述べた形式のスクリュコンプレッサは例えば既に独国特許発明第１０２００４０６０４１７号明細書（DE 10 2004 060 417 B4）により公知である。

【0009】

そこで本発明の課題は、冒頭で述べた形式の商用車用のスクリュコンプレッサを改良して、特に、スクリュコンプレッサの内部の改善された減圧を可能にすることである。

【0010】

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えた商用車用のスクリュコンプレッサにより解決される。これによると、商用車用のスクリュコンプレッサであって、少なくとも１つのケーシングと放圧弁とを有しており、放圧弁は、少なくとも１つのばねと少なくとも１つの閉鎖エレメントとを備えたばね荷重が加えられた閉鎖機構を有しており、ばねは、大気圧よりも高い予め規定された最低圧力に達すると、このばねが閉鎖エレメントを操作するように規定されたばね力を有している、商用車用のスクリュコンプレッサが設けられている。

【0011】

本発明の根底を成す思想は、スクリュコンプレッサの内部の圧力が、大気圧と同じ圧力または大気圧に近い圧力へと下がる前に、スクリュコンプレッサの減圧プロセスを停止するというものである。これにより、スクリュコンプレッサのケーシングの内部において、もしくはスクリュコンプレッサのオイルパンにおいて気泡の形成またはオイル泡の形成を阻止することができる。放圧弁と関連して、ばね荷重が加えられた閉鎖機構を設けることにより、大気圧に到達する前に閉鎖機構を閉鎖することができる調節可能性を、ばねと少なくとも１つの閉鎖エレメントとによって比較的簡単に得ることができる。これにより、ケーシングの内部におけるオイル中の気泡形成を確実に阻止することができる。

【0012】

さらに、ばねはコイルばねであってよい。これにより、簡単かつ安価な製造が可能である。さらに、このようなコイルばねの取り扱いは比較的簡単である。このような形式の標準的な構成要素の設計も比較的簡単に可能である。

【0013】

閉鎖エレメントは球であってよい。これにより閉鎖機構の簡単かつ確実な閉鎖を達成することができる。さらには、球は比較的簡単に入手可能であり、同じく簡単に組み付けることができる。ばねによるばね荷重も球のもとで同じく簡単に実現することができる。ばねと球の寸法は、これらが互いに係合し、相互に固定し合うように選択することができるので、相応の表面適合は必要ない。

【0014】

ばね荷重が加えられた閉鎖機構は、スクリュコンプレッサの入口管片の近傍に配置されていてよい。この場合、スクリュコンプレッサへの統合が簡単であり、同時に空気入口を介して有利な排気可能性も達成することができる。

【0015】

さらには、ばね荷重が加えられた閉鎖機構は、スクリュコンプレッサの放圧弁から入口管片への排気管路内に配置されていてよい。この領域では、スクリュコンプレッサの例えばケーシングにおいて簡単かつ確実な組み付けが可能である。さらには、スクリュコンプレッサの空気入口を介して大気に確実にアクセスできることが保証される。

【0016】

本発明のさらなる詳細および利点は、図示した実施例につき詳しく説明される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明によるスクリュコンプレッサの概略的な断面図である。

【図2】図１のスクリュコンプレッサのための放圧弁の、ばね荷重が加えられた閉鎖機構の概略的な断面図である。

【0018】

図１には、本発明の実施例によるスクリュコンプレッサ１０が概略的な断面図で示されている。

【0019】

スクリュコンプレッサ１０は、このスクリュコンプレッサ１０を、ここには図示されていない電気モータに機械的に取り付けるための取付けフランジ１２を有している。

【0020】

しかしながら入力軸１４は示されており、この入力軸を介して、電気モータからトルクが両スクリュ１６および１８のうちの一方に、すなわちスクリュ１６に伝達される。

【0021】

スクリュ１８はスクリュ１６に噛み合っていて、スクリュ１６によって駆動される。

【0022】

スクリュコンプレッサ１０はケーシング２０を有していて、このケーシング内に、スクリュコンプレッサ１０の主要な構成要素が収容されている。

【0023】

ケーシング２０にはオイル２２が充填されている。

【0024】

スクリュコンプレッサ１０のケーシング２０の空気入口側には入口管片２４が設けられている。この場合、入口管片２４は、この入口管片にエアフィルタ２６が配置されているように形成されている。さらに、空気入口管片２４には半径方向で空気入口２８が設けられている。

【0025】

入口管片２４と、ケーシング２０に入口管片２４が取り付けられている個所との間の領域には、ばね荷重が加えられたバルブインサート３０が設けられており、この場合、軸方向シールとして構成されている。

【0026】

このようなバルブインサート３０は逆止弁として機能する。

【0027】

バルブインサート３０の下流には、空気を両スクリュ１６，１８に供給する空気供給通路３２が設けられている。

【0028】

両スクリュ１６，１８の出口側には、上昇管路３６を備えた空気出口管３４が設けられている。

【0029】

上昇管路３６の端部の領域には温度センサ３８が設けられており、この温度センサによってオイル温度を監視することができる。

【0030】

さらに、空気出口領域には、空気／オイル分離エレメント４２のためのホルダ４０が設けられている。

【0031】

空気／オイル分離エレメントのためのホルダ４０は、（図１に示したような）組み付け状態で底面側の領域に、空気／オイル分離エレメント４２を有している。

【0032】

さらに、空気／オイル分離エレメント４２の内部には、相応のフィルタスクリーンもしくは公知の濾過およびオイル分離装置４４が設けられているが、これについてはより詳しくは特記しない。

【0033】

空気／オイル分離エレメントのためのホルダ４０は、組み付け状態および作動準備完了状態（すなわち図１に示したような状態）に関して中央上方領域に、空気出口開口４６を有しており、この空気出口開口は逆止弁４８および最低圧力弁５０に通じている。逆止弁４８および最低圧力弁５０は、組み合わせられた１つの共通の弁として形成されてもよい。

【0034】

逆止弁４８に続いて、空気出口５１が設けられている。

【0035】

空気出口５１は、通常、相応に公知の圧縮空気消費器に接続されている。

【0036】

空気／オイル分離エレメント４２内に存在する分離されたオイル２２を再びケーシング２０内に戻し案内するために、上昇管路５２が設けられていて、この上昇管路は、空気／オイル分離エレメント４２のためのホルダ４０から出発して、ケーシング２０内へ移行するところに、濾過および逆止弁５４を有している。

【0037】

濾過および逆止弁５４の下流では、ケーシング孔内にノズル５６が設けられている。オイル戻し案内管路５８は、スクリュ１６またはスクリュ１８のほぼ真ん中の領域に戻されて、このスクリュに再びオイル２２を供給する。

【0038】

組み付け状態にあるケーシング２０の底面領域には、オイル排出ねじ５９が設けられている。オイル排出ねじ５９を介して、相応のオイル排出開口が開かれ、この開口を介してオイル２２を排出することができる。

【0039】

ケーシング２０の下方領域には、オイルフィルタ６２が取り付けられる付設部６０も設けられている。ケーシング２０内に配置されているオイルフィルタ入口通路６４を介して、オイル２２はまずは温度調整弁６６に案内される。

【0040】

温度調整弁６６の代わりに、ケーシング２０内にあるオイル２２のオイル温度を監視することができ、かつ目標値へと調整することができる開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置が設けられてよい。

【0041】

次いで温度調整弁６６の下流には、オイルフィルタ６２のオイル入口があり、このオイルフィルタは、中央の戻し案内管路６８を介してオイル２２を再び、スクリュ１８へと、またはスクリュ１６へと戻し案内するが、軸１４のオイル潤滑される軸受７０にも戻し案内する。軸受７０の領域にはノズル７２も設けられていて、このノズルはケーシング２０内で戻し案内管路６８に連通して設けられている。

【0042】

クーラ７４は付設部６０に接続されている。

【0043】

ケーシング２０の（組み付け状態に関して）上方領域には、ケーシング２０内の高すぎる圧力を減圧することができる安全弁７６が位置している。

【0044】

最低圧力弁５０の手前に、放圧弁８０に通じるバイパス管路７８が位置している。空気供給通路３２との接続によって制御されるこの放圧弁８０を介して、空気入口２８の領域に空気を戻し案内することができる。この領域には、示されていない空気抜き弁およびノズル（供給管路の縮径部）が設けられていてよい。

【0045】

さらに、ケーシング２０の外壁にほぼ管路３４の高さにオイルレベルセンサ８２を設けることができる。このオイルレベルセンサ８２は例えば、光学センサであってよく、センサ信号により、作動中に油面がオイルレベルセンサ８２の上方にあるかどうか、またはオイルレベルセンサ８２が露出していて、これにより油面が相応に低下しているかどうかを検知することができるように構成され、調整されている。

【0046】

このような監視との関連で、相応のエラー報知または警告をシステムの使用者に発する、もしくは伝えるアラームユニットを設けることもできる。

【0047】

図１に示されたスクリュコンプレッサ１０の機能は以下の通りである：
空気は、空気入口２８を介して供給され、逆止弁３０を介してスクリュ１６，１８に到り、ここで空気は圧縮される。５～１６倍に圧縮された空気オイル混合物は、スクリュ１６，１８を出た後、出口管３４を通って上昇管路３６を介して上昇し、温度センサ３８へと直接吹き付けられる。

【0048】

まだ部分的にオイル粒子を含む空気は、次いで、ホルダ４０を介して空気／オイル分離エレメント４２へと案内され、相応の最低圧力に達すると空気出口管路５１へと到る。

【0049】

ケーシング２０内に存在するオイル２２は、オイルフィルタ６２を介して、かつ場合によっては熱交換器７４を介して作動温度に保持される。

【0050】

冷却が不要な場合は、熱交換器７４は使用されず、オンにもされていない。

【0051】

相応のスイッチオンは、温度調整弁６６を介して行われる。オイルフィルタ６２における浄化後、オイルは管路６８を介してスクリュ１８にまたはスクリュ１６に供給されるが、軸受７０にも供給される。スクリュ１６またはスクリュ１８には、戻し案内管路５２，５８を介してオイル２２が供給され、この場合、オイル２２の浄化は、空気／オイル分離エレメント４２内で行われる。

【0052】

図示されていない電気モータのトルクは、軸１４を介してスクリュ１６に伝達され、このスクリュ１６はスクリュ１８に噛み合っており、この電気モータを介してスクリュコンプレッサ１０のスクリュ１６，１８は駆動される。

【0053】

詳しくは図示されていない放圧弁８０に基づいて、作動準備状態で例えばスクリュ１６，１８の出口側に形成される高圧が、供給管路３２の領域で閉じ込められることがなく、特にコンプレッサの始動時に供給管路３２の領域には常に低い入口圧が、特に大気圧が存在していることが保証される。さもないと、コンプレッサの始動により最初に、駆動モータに過剰に負荷をかける極めて高い圧力がスクリュ１６，１８の出口側に発生してしまう恐れがある。

【0054】

図２には、図１のスクリュコンプレッサ１０の放圧弁のための、ばね荷重が加えられた閉鎖機構１００の概略的な断面図が示されている。

【0055】

この場合、ばね荷重が加えられた閉鎖機構１００は、ばね１０２と閉鎖エレメント１０４とを有している。

【0056】

ばね１０２はコイルばねとして形成されている。

【0057】

閉鎖エレメント１０４は球として形成されている。

【0058】

ばね荷重が加えられた閉鎖機構１００は、スクリュコンプレッサ１０の空気通流部の領域に配置されており、すなわちこの場合、放圧弁８０から入口管片２４への排気管路内に配置されている。

【0059】

ばね１０２はこの場合、大気圧よりも高い予め規定された最低圧力に達すると、このばねが閉鎖エレメント１０４を操作するように規定されたばね力を有するように形成されている。

【0060】

ばね荷重が加えられた閉鎖機構１００の機能は、この場合、以下のように説明される：
コンプレッサ１０が停止する場合、スクリュコンプレッサ１０のケーシング２０の内部を排気し、圧力を下げる必要がある。

【0061】

このことは放圧弁を介して行われる。

【0062】

しかしながらこのような放圧は、大気圧に達する前に停止すべきである。このことは、オイル２２内における気泡の形成を阻止するのに役立つ。

【0063】

ばね荷重が加えられた閉鎖機構１００により、ケーシング２０の内部の圧力は大気圧よりも高く維持される。

【0064】

この場合、例えば１．５～２．５ｂａｒの値を選択することができる。特に、約１．５ｂａｒの圧力が選択されることが考えられる。

【0065】

このような境界圧力の調整は、ばね１０２およびそのばね力の調整および選択により行われる。

【0066】

この場合、ばね力は、スクリュコンプレッサ１０のケーシング２０における内部の圧力が、閉鎖エレメント１０４をばね１０２の力に抗して押し付けるにはもはや十分ではなくなると、球１０４が閉鎖機構を操作し、ひいてはさらなる放圧を阻止するように、設定される。

【符号の説明】

【0067】

１０ スクリュコンプレッサ
１２ 取付けフランジ
１４ 入力軸
１６ スクリュ
１８ スクリュ
２０ ケーシング
２２ オイル
２４ 入口管片
２６ エアフィルタ
２８ 空気入口
３０ バルブインサート
３２ 空気供給通路
３４ 空気出口管
３６ 上昇管路
３８ 温度センサ
４０ 空気／オイル分離エレメントのためのホルダ
４２ 空気／オイル分離エレメント
４４ フィルタスクリーンもしくは公知の濾過もしくはオイル分離装置
４６ 空気出口開口
４８ 逆止弁
５０ 最低圧力弁
５１ 空気出口
５２ 上昇管路
５４ 濾過および逆止弁
５６ ノズル
５８ オイル戻し案内管路
５９ オイル排出ねじ
６０ 付設部
６２ オイルフィルタ
６４ オイルフィルタ入口通路
６６ 温度調整弁
６８ 戻し案内管路
７０ 軸受
７２ ノズル
７６ 安全弁
７８ バイパス管路
８０ 放圧弁
８２ オイルレベルセンサ
１００ ばね荷重が加えられた閉鎖機構
１０２ ばね
１０４ 閉鎖エレメント

【図1】

【図2】