(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-31
(54)【発明の名称】ポンプアセンブリ用のプレートフィン型熱交換器
(51)【国際特許分類】
F04B 39/06 20060101AFI20220124BHJP
F28F 1/42 20060101ALI20220124BHJP
【ＦＩ】
F04B39/06 F
F28F1/42 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2020569152
(86)(22)【出願日】2019-06-12
(85)【翻訳文提出日】2021-02-08
(86)【国際出願番号】 US2019036646
(87)【国際公開番号】W WO2019241312
(87)【国際公開日】2019-12-19
(31)【優先権主張番号】62/684,422
(32)【優先日】2018-06-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】513307933
【氏名又は名称】パーカー－ハネフィン コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＰＡＲＫＥＲ－ＨＡＮＮＩＦＩＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】６０３５ Ｐａｒｋｌａｎｄ Ｂｌｖｄ． Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ， ＯＨ ４４１２４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】トゥマー，アイリン・ディ
(72)【発明者】
【氏名】キャンベル，ジェームズ・エム
(72)【発明者】
【氏名】ランカー，ピーター
【テーマコード（参考）】
3H003
【Ｆターム（参考）】
3H003AA02
3H003AB06
3H003AC02
3H003BE02
(57)【要約】
空気圧縮機またはポンプのためのカバーは、第１面および第１面とは反対の第２面を有する主板体と、第１面に形成されるとともに第１面から外向きに突出している複数の外側フィンと、第２面に近接して配置されるとともに複数の外側フィンが延出する方向とは反対方向に延出している複数の内側フィンと、を備える。空気圧縮機またはポンプからの熱は、複数の内側フィンによって受け取られて、主板体を通って流れ、これにより、空気圧縮機またはポンプから流出する流体の温度は低下する。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポンプアセンブリ内の空気圧縮機またはポンプのためのカバーであって、第１面および前記第１面とは反対の第２面を有する主板体と、
前記第１面に形成されるとともに前記第１面から外向きに突出している複数の外側フィンと、
前記第２面に近接して配置されるとともに前記複数の外側フィンが延出する方向に対して反対方向に延出している複数の内側フィンと、を備え、
前記空気圧縮機またはポンプからの熱は、前記複数の内側フィンによって受け取られて、前記主板体を通って流れ、これにより、前記空気圧縮機またはポンプから流出する流体の温度は低下する、カバー。
【請求項2】
前記カバーは、プレートフィン型熱交換器である、請求項１に記載のカバー。
【請求項3】
前記複数の外側フィンおよび前記複数の内側フィンは、前記主板体と一体に形成されている、請求項１または２に記載のカバー。
【請求項4】
前記複数の外側フィンおよび前記複数の内側フィンは、前記第１面および前記第２面に垂直に延出している、請求項１～３のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項5】
前記複数の外側フィンと前記複数の内側フィンは、互いに対して垂直に配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項6】
前記複数の内側フィンは、前記複数の外側フィンのうちの少なくともいくつかと平行に延在している、請求項１～４のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項7】
前記複数の外側フィンおよび前記複数の内側フィンは、直線状である、請求項１～６のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項8】
前記複数の内側フィンは、前記主板体の中心からオフセットしている、請求項１～７のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項9】
前記複数の内側フィンは、等間隔で配置されている、請求項１～８のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項10】
前記複数の内側フィンは、規則的パターンで配置されている、請求項１～９のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項11】
前記複数の内側フィンは、サーペンタイン・パターンまたは波状パターンを有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項12】
前記複数の内側フィンは、第１セットの内側フィンおよび第２セットの内側フィンを含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項13】
前記カバーは、前記主板体に形成されるとともに前記第２面に開口しているチェンバをさらに備え、前記チェンバは、前記チェンバの閉じた側を画定する基面を有し、前記複数の内側フィンは、前記チェンバの前記基面から前記主板体の前記第２面まで延出している、請求項１～１２のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項14】
前記チェンバは、前記第２面から前記主板体に貫通して広がっており、さらに前記第１面からはみ出ている、請求項１３に記載のカバー。
【請求項15】
前記複数の内側フィンは、前記チェンバの長手長さに沿って延在しており、前記チェンバの幅方向に間隔を空けて配置されている、請求項１３または１４に記載のカバー。
【請求項16】
前記複数の内側フィンは、前記チェンバの幅に沿って延在しており、前記チェンバの長手長さ方向に間隔を空けて配置されている、請求項１３または１４に記載のカバー。
【請求項17】
前記複数の内側フィンは、前記第２面から、かつ前記主板体から外向きに突出している、請求項１～１６のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項18】
前記カバーは、アルミニウムで形成されている、請求項１～１７のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項19】
ポンプまたは圧縮機を有するポンプアセンブリであって、モータと、
前記モータに連結されたシリンダアセンブリと、
請求項１～１８のいずれか一項に記載のカバーと、を備え、前記カバーの前記第２面が前記シリンダアセンブリに面するように、前記カバーは、前記シリンダアセンブリに接続されている、ポンプアセンブリ。
【請求項20】
前記シリンダアセンブリのヘッド部に配置されたガス出口をさらに備える、請求項１９に記載のポンプアセンブリ。
【請求項21】
前記複数の内側フィンは、前記ガス出口と前記複数の外側フィンとの間に介在している、請求項２０に記載のポンプアセンブリ。
【請求項22】
ポンプまたは圧縮機を含むポンプアセンブリ内において出力流体の温度を低下させる方法であって、本体と、前記空気圧縮機のシリンダに面するシリンダ対向面と、前記シリンダ対向面と反対の外面と、前記外面から外向きに延出している複数の外側フィンと、前記シリンダに向かって内向きかつ前記複数の外側フィンに対して反対方向に延出している複数の内側フィンと、を備えるプレートフィン型熱交換器を提供することと、
圧縮空気を前記シリンダのポンプ室に供給することと、を含み、このとき、前記圧縮空気からの熱は、前記複数の内側フィンに伝達されて、前記カバーを通って流れる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プレートフィン型熱交換器に関し、より具体的には、向流または並流を用いるプレートフィン型熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
様々な用途で、動作中に熱を発生するポンプアセンブリを使用する。典型的な用途として、発電、石油およびガスの精製、産業用途、輸送、および医療機器が含まれる。ポンプアセンブリは、システムを通して流体を移動させるためのポンプまたは圧縮機を含み得る。ところが、従来のポンプまたは圧縮機は、ポンプアセンブリの動作中の放熱方法が不十分な場合がある。システムを通して移動する流体の温度が上昇すると、装置の効率に悪影響を及ぼすことがある。例えば、圧縮されて空気圧縮機システムから出力される空気の高温は、装置の動作のために圧縮機からの空気を受け取る装置の効率に影響を及ぼす。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
本出願による、ポンプアセンブリ内のポンプまたは圧縮機のためのカバーは、内側ヒートフィンおよび外側ヒートフィンの両方を備えるプレートフィン型熱交換器である。外側ヒートフィンは、ポンプアセンブリとは反対側に向いたカバーの外側に配置されており、内側ヒートフィンは、ポンプアセンブリの出口に面するように配置されている。内側ヒートフィンおよび外側ヒートフィンの両方を用いることで、ポンプアセンブリ内の流体から熱をより効率的に除去することが可能となる。カバーは、カバーの本体内に形成された内部チェンバを有し、これにより、ポンプアセンブリに面するカバーの内部表面積を増加させるための内側ヒートフィンを支持している。例示的な実施形態では、内側ヒートフィンは、ポンプアセンブリのシリンダアセンブリに面していてよい。
【0004】
内側ヒートフィンおよび外側ヒートフィンを用いることで、流体からカバーへの熱伝達を大幅に増加させることが可能となる。例えば、内部チェンバおよび内側ヒートフィンを有するカバーを、空気圧縮機内で、圧縮機の出口空気の温度を約１０度など低下させるために用いてよい。内側ヒートフィンおよび外側ヒートフィンは、任意の適切なパターンを有してよく、そのパターンは、用途に応じて異なり得る。内側ヒートフィンおよび外側ヒートフィンは、規則的パターンで配置された直線状のフィンであってよい。フィンは、互いに平行または互いに垂直に配置されてよく、フィンは、本体と一体に形成されてよい。
【0005】
本発明の一態様によれば、ポンプアセンブリ内の空気圧縮機またはポンプのためのカバーは、第１面および第１面とは反対の第２面を有する主板体と、第１面に形成されるとともに第１面から外向きに突出している複数の外側フィンと、第２面に近接して配置されるとともに複数の外側フィンが延出する方向に対して反対方向に延出している複数の内側フィンと、を備え、これにより、空気圧縮機またはポンプからの熱は、複数の内側フィンによって受け取られて、主板体を通って流れ、空気圧縮機またはポンプから流出する流体の温度は低下する。
【0006】
本発明の他の態様によれば、ポンプまたは圧縮機を含むポンプアセンブリ内において出力流体の温度を低下させる方法は、本体と、空気圧縮機のシリンダに面するシリンダ対向面と、シリンダ対向面と反対の外面と、外面から外向きに延出している複数の外側フィンと、シリンダに向かって内向きかつ複数の外側フィンに対して反対方向に延出している複数の内側フィンと、を備えるプレートフィン型熱交換器を提供することと、圧縮空気をシリンダのポンプ室に供給することと、を含み、このとき、圧縮空気からの熱は、複数の内側フィンに伝達されて、カバーを通って流れる。
【0007】
本発明の他のシステム、装置、方法、特徴、および効果は、以下の図面および詳細な説明を精査することで、当業者には、明らかであるか、または明らかになるであろう。かかる追加のシステム、方法、特徴、および効果は、本明細書の範囲内に含まれて、本発明の範囲内にあるとともに、添付の請求項によって保護されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
本出願による、内側ヒートフィンおよび外側ヒートフィンを備えるカバーは、様々な用途のポンプアセンブリ内で用いてよい。ポンプアセンブリは、ポンプまたは圧縮機を含み得る。ポンプまたは圧縮機の典型的な用途として、発電、石油およびガスの精製、産業用途、輸送、および医療機器が含まれる。適した用途は、広範囲の動作温度を有し得る。あらゆるサイズの空気圧縮機が適し得る。例えば、より大型の空気圧縮機内で、結露を軽減するために、カバーを用いてよい。また、適切なポンプおよび圧縮機として、真空ポンプ、関節式または非関節式ピストン圧縮機もしくはポンプ、およびリニアダイヤフラムポンプのようなダイヤフラムポンプも含まれる。これらの用途は、単なる例示的なものにすぎず、他の多くの流体移送用途が適し得る。
【0010】
最初に図１～５を参照すると、本出願の例示的な一実施形態による、ポンプアセンブリ内のポンプまたは圧縮機のためのカバー１０を示している。カバー１０は、主板体１２を備える。主板体１２は、図１～３に最も良く示されているように、第１面または上面１４を有し、図３～５に最も良く示されているように、第１面１４と反対の第２面または底面１６を有する。第１面１４と第２面１６は、略平坦であってよく、平行な平面に沿って広がり得る。第１面１４は、ポンプまたは圧縮機に組み付けられたときにポンプまたは圧縮機とは反対側を向くカバー１０の外面であってよく、第２面１６は、ポンプまたは圧縮機に組み付けられたときにポンプまたは圧縮機に面する内面であってよい。
【0011】
主板体１２は、任意の適切な形状を有してよく、その形状は、用途に応じて異なり得る。主板体１２は、板状の形状であり、これは、主板体１２の厚さｔが、主板体１２の長さＬ１、Ｌ２に比べて小さいことを意味する。図１～５に示すように、主板体１２は、矩形の形状であってよく、曲線状の隅角部を有し得る。他の実施形態では、隅角部は、尖鋭な角部を形成していてよい。さらなる他の例示的な実施形態では、主板体１２は、円柱形または六角形の形状であってよい。また、他の多角形状が適切な場合もある。多くの形状および寸法が適切であり得るとともに、主板体１２は、任意の特定用途のためにサイズ設定されてよい。その形状は、カバー１０が覆うように配置されるチェンバの形状に相補的であってよい。例えば、主板体１２は、円形チェンバ上にフィットするように円柱状の形状であってよい。
【0012】
主板体１２の第１面１４は、第１面１４に形成されるとともに第１面１４から外向きに突出している複数の外側フィン１８を有する。外側フィン１８は、主板体１２と一体に形成されてよく、第１面１４に垂直に延出していてよい。複数の外側フィン１８は、単一の平行な方向に配置された１セットのフィンを含み得る。他の例示的な実施形態では、複数の外側フィン１８は、互いに対して垂直に配置された第１セットの外側フィン２０と第２セットの外側フィン２２を含み得る。第１セットの外側フィン２０は、主板体１２の第１の長さＬ１に沿って延在するフィンを含み得る。それらのフィンは、第１の長さＬ１の全長に沿って延在してよく、または他の例示的な実施形態では、それらのフィンは、全長Ｌ１よりも短く延在してよい。
【0013】
外側フィン２０の第１セットに配置されたフィンは、直線状かつ並列配置であってよい。この配置は、フィンが規則的配列で配置されるように、等間隔に配置されたフィンを含み得る。他の例示的な実施形態では、フィンは、主板体１２に対して湾曲状もしくは斜めであってよく、かつ／または、フィンが不規則配列で配置されるように、フィン間の間隔は、不均一であってよい。直線状ではないフィンまたは湾曲状もしくは斜めのフィンを設けることは、システム内で乱流を可能とするのに特に効果的であり得る。外側フィン２０の第１セットのフィンは、任意の適切な形状を有してよく、フィンの本体は、フィンの最長長さが主板体１２の第１の長さＬ１に沿って延びる矩形の形状であってよい。それらのフィンは、それぞれ、少なくとも１つの面取り部２４、または当該のフィンの各端に面取り部を有し得る。
【0014】
第２セットの外側フィン２２は、主板体１２の第２の長さＬ２に沿って延在する複数のフィンを含む。例示的な一実施形態では、主板体１２は略方形形状であって、第１の長さＬ１と第２の長さＬ２は、同程度であり得る。他の例示的な実施形態では、主板体１２は矩形であって、長さＬ１、Ｌ２のうちの一方は、他方よりも長くてよい。外側フィン２２の第２セットに配置されたフィンは、第２の長さＬ２の一部のみに沿って延在してよく、かつ、それらのフィンは、第２の長さＬ２全体の半分未満の部分に沿って延在してよい。また、外側フィン２２の第２セットのフィンは、矩形の形状であってよく、かつ、外側フィン２０の第１セットのフィンよりも短い長さを有してよい。
【0015】
外側フィン２２の第２セットに配置されたフィンは、主板体１２のエッジ２６から、外側フィン２０の第１セットの第１のフィン２８に向かって延在してよい。外側フィン２０の第１セットは、エッジ２６から離間していてよい。外側フィン２２の第２セットは、第１セットの外側フィン２０の相対する両側に配置された２つのグループのフィンを含み得る。両方のグループのフィンは、外側フィン２２の第２セットのフィンがすべて平行であるように、互いに並列に配置されてよい。外側フィン２０の第１セットの片側にある外側フィン２２の第２セットに配置されたフィン３０の第１のグループは、外側フィン２０の第１セットの反対側にある外側フィン２２の第２セットに配置されたフィン３２の第２のグループのフィンの数よりも、数が多くてよい。図２および３に示すように、第２のグループのフィン３２は、フィンに隣接した追加の熱機構３３を含んでよく、これらは、外側フィン１８の形状とは異なる形状を有する。外側フィン２２の第２セットに配置されたすべてのフィンは、等間隔で、かつ規則的パターンで配置されてよい。他の例示的な実施形態では、外側フィン２２の第２セットに配置されたフィンは、不均一な間隔を有してよく、不規則なパターンで配置されてよい。
【0016】
また、外側フィン２２の第２セットは、その端に面取り部３４を有するフィンを含んでもよい。面取り部３４は、当該のフィンの一端に形成されてよく、その反対の端は直線状であってよい。主板体１２の隅角部のそれぞれに、フィン付き隅角部３６を配置してよい。フィン付き隅角部３６は、外側フィン２０の第１セットに配置されたフィンと、外側フィン２２の第２セットに配置されたフィンと、を含み得る。異なるセットのフィンは、フィン付き隅角部３６の湾曲部３８によって一体に連結されてよい。また、フィン付き隅角部３６は、主板体１２に形成されたボルト孔４０の周りで湾曲していてもよい。主板体１２には、カバー１０をポンプまたは空気圧縮機に取り付けるための複数のボルト孔が形成されてよい。ボルト孔の任意の適切なパターンを用いてよい。例えば、カバー１０が、カバー１０の隅角部にそれぞれ、他のボルト孔に対して等間隔に配置されたボルト孔を含むように、４つのボルト孔を設けてよい。４つよりも少数、または４つよりも多数のボルト孔が適している場合がある。
【0017】
外側フィン１８の各々は、図１および３に最も良く示されているように、同じ高さｈを有し得る。外側フィン１８の高さｈは、主板体１２の厚さｔよりも大きく、かつ主板体１２の長さＬ１、Ｌ２よりも小さくてよい。他の例示的な実施形態では、外側フィン１８の高さｈは、変化していてよく、かつ用途に応じて異なってよい。例えば、外側フィンの異なるセットは、異なる高さを有し得る。外側フィン１８は、多くの異なる構成、ジオメトリ、および形状を有し得る。
【0018】
図４および５に最も良く示されているように、主板体１２は、主板体１２と一体に形成され得る複数の内側フィン４２を有する。内側フィン４２は、外側フィン１８と比較して第２面１６に近接して配置されるとともに、外側フィン１８が延出する方向と反対方向に延出している。内側フィン４２は、互いに平行に延在してよく、さらに、直線状かつ矩形の形状であってよい。各々の内側フィンの本体は、尖鋭なエッジおよび角部を有し得る。内側フィン４２の配置は、等間隔に配置された内側フィン４２を含んでよい。非直線形状を含む他の形状が適切な場合があり、さらに他の例示的な実施形態では、内側フィン４２は、主板体１２に対して湾曲状もしくは斜めであってよく、かつ／または、フィン間の間隔は、不均一であってよい。
【0019】
内側フィン４２のパターンは、内側フィン４２が行および／もしくは列で整列されるように規則的であってよく、または内側フィン４２がスタガード配置を有するように不規則であってよい。内側フィン４２は、主板体１２に対して外側フィン１８が延出する方向と反対方向に、主板体１２に垂直に延出していてよい。図４に最も良く示されているように、内側フィン４２は、第１セットの外側フィン２０に対して平行に、かつ第２セットの外側フィン２２に対して垂直に延在していてよい。他の例示的な実施形態では、内側フィン４２は、第２セットの外側フィン２２に対して平行に、かつ第１セットの外側フィン２０に対して垂直に延在していてよい。さらなる他の例示的な実施形態では、内側フィン４２は、外側フィン１８のセットのいずれかに対して横断方向に延在していてよい。
【0020】
例示的な一実施形態では、内側フィン４２は、第２面１６から外向きに延出し得る。内側フィン４２は、第２面１６と一体に形成されてよく、または別個に形成されて、第２面１６に接合されてよい。内側フィン４２がポンプまたは圧縮機の出口室内に下向きに延出するように、内側フィン４２は、第２面１６から、かつ主板体１２から外向きに延出していてよい。図４に示すように、主板体１２は、第２面１６に開口するとともに内側フィン４２を包囲および支持するように構成されたポケットまたはチェンバ４４を画成し得る。チェンバ４４が主板体１２の厚さｔに貫通して広がるように、チェンバ４４は、主板体１２に形成された機械加工による特徴形状部であってよい。また、チェンバ４４は、キャビティまたはリセスと呼ばれることもある。チェンバ４４が主板体１２の第１面１４からはみ出るように、チェンバ４４は、図２に示すように外側フィン２０の第１セット内に及んでいてよい。
【0021】
チェンバ４４およびその中に形成される内側フィン４２は、主板体１２の一部のみに沿って配置されてよい。例えば、チェンバ４４は、主板体１２の中心からオフセットした、主板体１２の第２面１６の領域４６に形成されてよく、この領域４６は、チェンバ４４および内側フィン４２がポンプまたは圧縮機の出口流路に配置されるように、カバー１０がポンプまたは圧縮機に組み付けもしくは取り付けされたときのポンプまたは圧縮機の出口に対応している。ポンプまたは圧縮機の入口に対応し得る第２面１６の隣接領域４８には、内側フィンが形成されてよく、または形成されなくてよい。内側フィン４２がチェンバ４４で囲まれるように、内側フィン４２の高さは、第２面１６まで及び得る。他の例示的な実施形態では、フィンは、主板体１２を越えてポンプまたは圧縮機の出口室内に下向きに延出するように、第２面１６を越えて延出し得る。
【0022】
内側フィン４２は、チェンバ４４の閉じた側を画定するチェンバ４４の基面５０に垂直に延出し得る。内側フィン４２は、基面５０から第２面１６まで延出していてよい。チェンバ４４の長さは、幅に対して細長であってよく、内側フィン４２は、チェンバ４４の長さに沿って配置されてよい。内側フィン４２は、チェンバ幅に沿って細長であってよく、内側フィン４２がチェンバ４４の壁に接触しないように、チェンバ幅は、内側フィン４２の長さよりもわずかに大きくてよい。任意の数の内側フィン４２を用いてよい。図５に示すように、６つの内側フィン４２を用いてよいが、６つよりも少数または多数の内側フィン４２が適切な場合もある。内側フィン４２の各々は、同程度の長さ、幅、および高さを有し得る。他の例示的な実施形態では、内側フィン４２が異なる長さ、幅、または高さを有し得るように、内側フィン４２の寸法は不均一であってよい。
【0023】
チェンバ４４は、任意の適切な形状を有してよく、その形状は、チェンバ４４が面する出口の形状に依存し得る。例えば、チェンバ４４の形状は、ポンプまたは圧縮機の吐出口に相補的な形状であってよい。第１面である上面の表面積の大部分に形成され得る外側フィン１８と比較して、内側フィン４２が主板体１２のより少ない面積に形成され得るように、チェンバ４４は、第２面１６の表面積の半分未満に形成されてよい。図４および５に示すように、チェンバ４４は、矩形の形状であってよく、主板体１２の平面に沿って湾曲した少なくとも１つの壁５２を有し得る。チェンバ４４を形成する壁は、主板体１２の平面に対して直線状であってよい。図４に示すように、チェンバ４４の長さは、外側フィン２２の第２セットに対して平行に延在してよく、チェンバ４４の幅は、外側フィン２０の第１セットに対して平行に延在してよい。他の例示的な実施形態では、チェンバ４４は、楕円形、円形、方形、六角形、または他のいずれかの適切な多角形の形状を有してよい。チェンバ４４内に配置される内側フィン４２は、最大の伝熱表面積を有するように形成されてよく、その場合、内側フィン４２の形状もチェンバ４４の形状に依存し得る。
【0024】
次に図６を参照すると、本出願の他の例示的な実施形態による、２つ以上のチェンバ１４４ａ、１４４ｂおよび２セット以上の内側フィン１４２ａ、１４２ｂを有するカバー１００を示している。カバー１００は、図１～５に示す主板体１２および外側フィン２０の特徴を有し得る主板体１１２を備える。主板体１１２の第２面すなわち底面１１６は、第２面１１６の領域１４６に形成されるとともに図４および５に示すカバー１０のチェンバ４４と同様の特徴を有するチェンバ１４４ａを含む。第２面１１６の隣接領域１４８に、追加のチェンバ１４４ｂを形成してよく、この場合、チェンバ１４４ａ、１４４ｂはそれぞれ、カバー１０を取り付けたときのポンプまたは圧縮機の入口と出口の１つに対応する。これにより、ポンプアセンブリに流入する流体とポンプアセンブリから流出する流体の両方の温度を、内側フィン１４２ａ、１４２ｂを用いて制御し得る。他の例示的な実施形態では、２セット以上の内側フィンを出口に対応させてよい。
【0025】
追加のチェンバ１４４ｂおよび第２セットの内側フィン１４２ｂは、チェンバ１４４ａおよび第１セットの内側フィン１４２ａと同じもしくは略同じ形状およびサイズであってよい。第１セットと第２セットの内側フィン１４２ａ、１４２ｂは両方とも、直線状であるとともに、互いに並列かつ主板体１１２の平面に垂直に配置される。チェンバ１４４ａ、１４４ｂおよび内側フィン１４２ａ、１４２ｂのセットは、主板体１１２の中心に関して対称に配置される。他の例示的な実施形態では、３セット以上の内側フィンを用いてよく、それらの内側フィンのセットは、第２面１１６の周りで間隔を空けて配置されてよい。主板体１１２上のチェンバおよび内側フィンの配置は、ポンプまたは圧縮機の入口および出口の位置に依存し得る。同じように形成されたチェンバおよびフィンを図６に示しているが、異なる形状およびサイズを有する異なるチェンバならびにフィンのセットが適切な場合もある。
【0026】
次に図７を参照すると、本出願の他の例示的な実施形態による、チェンバ２４４の長さに沿って細長の１セットの内側フィン２４２を有するカバー２００を示している。カバー２００は、図１～５に示す主板体１２および外側フィン２０の特徴を有し得る主板体２１２を備える。主板体２１２の第２面すなわち底面２１６は、第２面２１６の中心に関してオフセンタである領域２４６に形成されたチェンバ２４４を含む。隣接領域２４８は、チェンバおよび内側フィンのセットを含まなくてよく、または他の例示的な実施形態では、他のチェンバおよび内側フィンの他のセットを隣接領域２４８に設けてよい。領域２４６は、カバー２００が組み付けられたときのポンプまたは圧縮機の出口を覆うように構成されてよい。
【0027】
チェンバ２４４は、図４および５に示すカバー１０のチェンバ４４と同様の形状を有し得る。図７に示すように、内側フィン２４２のセットの間隔をチェンバ２４４の幅に沿って空けるように、内側フィン２４２のセットは、チェンバ２４４の長さに沿って細長である。図４および５に示す内側フィン４２のセットと異なり、内側フィン２４２のセットは、第２セットの外側フィン２２に対して平行かつ第１セットの外側フィン２０に垂直に延在し得る。チェンバ２４４の長さに平行に内側フィン２４２のセットを配置することで、内側フィンの同程度の作用表面積を維持しつつ、より少数の内側フィン２４２を用いることが可能となり得る。例えば、図４および５に示す６つの内側フィンに対し、４つの内側フィンをチェンバ２４４内に配置してよい。内側フィンの配置および数は、用途に応じて異なり得る。
【0028】
次に図８を参照すると、本出願の他の例示的な実施形態による、非直線パターンまたは波状パターンに配置された１セットの内側フィン３４２を有するカバー３００を示している。カバー３００は、図１～５に示す主板体１２および外側フィン２０の特徴を有し得る主板体３１２を備える。主板体３１２の第２面すなわち底面３１６は、第２面３１６の中心に関してオフセンタである領域３４６に形成されたチェンバ３４４を含む。隣接領域３４８は、チェンバおよび内側フィンのセットを含まなくてよく、または他の例示的な実施形態では、他のチェンバおよび内側フィンのセットを隣接領域３４８に設けてよい。領域３４６は、カバー３００が組み付けられたときのポンプまたは圧縮機の出口を覆うように構成されてよい。
【0029】
チェンバ３４４は、図４および５に示すカバー１０のチェンバ４４と同様の形状を有し得る。図８に示すように、内側フィン３４２のセットの間隔をチェンバ３４４の幅に沿って空けるように、内側フィン３４２のセットは、チェンバ３４４の長さに沿って細長である。図４および５に示す内側フィン４２のセットと異なり、内側フィン３４２のセットは、第２セットの外側フィン２２に対して平行かつ第１セットの外側フィン２０に垂直に延在し得る。内側フィン３４２のセットは、波形状またはジグザグ形状のような非直線形状を有するフィンを含む。メアンダ形状、サーペンタイン形状、蛇曲形状、または不規則形状のような、他の非直線形状が適切な場合がある。内側フィン３４２のセット内の内側フィンの各々は、同じ形状または異なる形状を有し得る。３つの非直線内側フィンが適切であり得るが、さらに他の例示的な実施形態では、３つよりも多数の非直線内側フィンまたは３つよりも少数の非直線内側フィンが適切な場合がある。
【0030】
カバー１０、１００、２００、３００ならびに外側フィン１８および内側フィン４２、１４２、２４２、３４２は、任意の適切な材料で形成してよく、その材料は、用途に応じて異なり得る。金属材料および合金金属材料が適し得る。適切な材料の一例はアルミニウムである。カバー１０、１００、２００、３００を形成するために、任意の適切な製造プロセスを用いてよく、適切なプロセスの例として、射出成形、鋳造、圧縮成形、溶接、機械加工、積層造形、およびそれらの任意の組み合わせが含まれる。超音波積層造形のような積層造形は、より複雑なジオメトリを有するフィン形状を形成するのに効果的であり得る。製造方法は、外側フィンおよび内側フィンが主板体１２と一体に形成されるか、または、後に主板体１２に装着また挿入するために主板体１２と別個に形成されるかによって異なり得る。例えば、内側フィンまたは外側フィンは、カバー１０、１００、２００、３００に装着または挿入され得る別個のインサート部品の一部として形成されてよい。別個のインサートは、所定位置に圧入、組み付け、または熱伝導性接着剤で接着されてよい。
【0031】
次に図９を参照すると、カバーの応用例を示している。この応用例は、カバー１０、１００、２００、３００が組み付けられた空気圧縮機４００を含む。空気圧縮機４００は、モータ４０２と、モータ４０２に取り付けられたハウジング４０４と、を備える。ハウジング４０４は、モータ４０２が取り付けられたハウジング４０４の側と反対のハウジング４０４の側に配置されたカバー４０６によって密閉されてよい。ハウジング４０４は、ピストン連結棒４１０を収容するシリンダブロック４０８に装着される。シリンダブロック４０８は、モータ４０２に対して垂直にハウジング４０４の頂部から延出するように配置されてよい。ピストン連結棒４１０は、ハウジング４０４内に支持された偏心軸受アセンブリ４１２に連結されており、偏心軸受アセンブリ４１２は、軸受４１４およびエキセントリック４１６を含む。ピストン連結棒４１０は、偏心軸受アセンブリ４１２にクランプされてよく、偏心軸受アセンブリ４１２は、モータ４０２に連結されてよく、これにより、シリンダブロック４０８内でピストン４１８を動かすように、偏心軸受アセンブリ４１２でピストン連結棒４１０を駆動する。例示的な実施形態では、偏心軸受アセンブリ４１２のエキセントリック４１６上にカウンタウェイト４２０を配置してよい。
【0032】
シリンダブロック４０８は、ハウジング４０４と反対側のシリンダブロック４０８の頂端に取り付けられたヘッド４２２を含み得る。シリンダブロック４０８は、さらに、ピストン４１８とヘッド４２２との間に配置されたシール要素４２４を収容し得る。任意の適切なシール要素４２４を用いてよい。例えば、ピストン４１８の片側で圧力を封じ込めてリークを防ぐために、カップシールを設けてよい。また、ピストン４１８のアウタリップ上にカップシール４２４を保持するために、ワッシャ４２６を設けてもよい。ヘッド４２２は、吐出室４２８と、吐出室４２８に接続された吐出ライン４３０と、を含む。吐出室４２８は、空気圧縮機４００の例えばガス出口である出口を形成する。カバー１０、１００、２００、３００は、ヘッド４２２および吐出室４２８に対してシールされてよい。ヘッド４２２とカバー１０、１００、２００、３００との間に、少なくとも１つのガスケット４３２を配置してよい。他の例示的な実施形態では、ヘッド４２２は、さらに、吸入室、吸入弁、および／または吐出弁を含んでもよい。例えば、フラットアンブレラ逆止弁を用いてよい。入口において真空を形成するか、または出口において正圧を形成するか、いずれかのための単一方向の流れを生成するために、入口逆止弁および出口逆止弁を用いてよい。
【0033】
カバー１０、１００、２００、３００のチェンバ４４、１４４、２４４、３４４は、吐出室４２８に向けて開口しており、これにより、チェンバ４４、１４４、２４４、３４４内に配置された内側フィンは、圧縮機出口の空気流路に配置される。外側フィン１８は、内側フィンとは反対の空気圧縮機４００から離間する方向に延出しており、これにより、カバー１０、１００、２００、３００の一方の側はシールされ、一方の側は開いている。空気圧縮機４００の動作中には、高温の圧縮空気が、空気圧縮機４００から吐出されるために、吐出室４２８を通って吐出ライン４３０に向かって流れる。圧縮空気中の熱は、チェンバ４４、１４４、２４４、３４４内の内側フィンに伝達され、その熱は、カバー１０、１００、２００、３００を通って流れる。このように、内部フィンおよび外側フィンを有するカバー１０、１００、２００、３００によって、吐出ライン４３０から出ていく出口ガスからの熱を効率的に伝達することが可能となる。
【0034】
図１０は、図９に示す空気圧縮機４００の特徴と同様の特徴を有する空気圧縮機５００と、本出願の他の例示的な実施形態による、カバー４３４の主板体４３６から突出する内側フィンを有するカバー４３４と、を示している。主板体４３６は、本明細書で記載した他の主板体の特徴と同様の特徴を有するが、主板体４３６に画成されたポケットまたはチェンバがない底面４３８を有する。カバー４３４は、空気圧縮機５００から離間する方向に延出した外側フィン１８を含み、さらに、外側フィン１８が延出する方向と反対方向に、主板体４３６の底面４３８から外向きに突出する複数の内側フィン４４２を含む。両方向とも、主板体４３６の平面に対して垂直であり得る。それらの方向は、互いに正反対であってよい。他の例示的な実施形態では、フィンのセットのいずれかは、主板体４３６の平面に垂直な平面に対して斜めまたは湾曲状であってよい。複数の内側フィン４４２は、主板体４３６の厚さを越えて、ヘッド４２２の吐出室４２８内に延出している。従って、内側フィン４４２は、シリンダブロック４０８に向かって内向きに延出しており、外側フィン１８は、シリンダブロック４０８から離間する外向きに延出している。
【0035】
図９に示す内側フィン４２、１４２、２４２、３４２と同様に、内側フィン４４２は、熱伝達のために、空気圧縮機５００のガス出口と複数の外側フィン１８との間に介在している。複数の内側フィン４４２は、主板体４３６の中心に対してオフセットされてよく、これにより、カバー４３４が空気圧縮機５００上に適切に位置合わせされたときに、複数の内側フィン４４２が吐出室４２８内のみに延出するように構成される。内側フィン４４２が延出している起点の領域に隣接した底面４３８の領域は、ヘッド４２２の対応する面と同一平面であってよい。内側フィン４４２の配置は、吐出室４２８およびヘッド４２２の形状に応じて異なる。複数の内側フィン４４２のそれぞれは、互いに平行かつ主板体４３６の底面４３８に垂直に延在していてよく、さらに、本明細書に記載の内側フィンのいずれかの形状およびパターンのような、任意の適切な形状および／またはパターンを有してよい。複数の内側フィン４４２は、主板体４３６と一体に形成されてよく、または他の例示的な実施形態では、複数の内側フィン４４２は、別個に形成されて、主板体４３６に統合もしくは接合されてよい。
【0036】
本出願によるカバー１０、１００、２００、３００、４３４は、空気圧縮機における空気圧縮時などに、ポンプアセンブリ内で発生する熱を放散する能力を提供するのに効果的である。空気圧縮機システムから出力される空気の温度は、装置の動作のために圧縮機からの空気を受け取る装置の効率に影響を及ぼすので、熱を放散することが効果的である。本出願によるカバー１０、１００、２００、３００、４３４を使用することは、空気または他の応用例では他の流体の温度が、従来のポンプまたは圧縮機と比較して、約１０度低下し得るという点で、特に効果的である。
【0037】
ポンプアセンブリ内の空気圧縮機またはポンプのためのカバーは、第１面および第１面とは反対の第２面を有する主板体と、第１面に形成されるとともに第１面から外向きに突出している複数の外側フィンと、第２面に近接して配置されるとともに複数の外側フィンが延出する方向に対して反対方向に延出している複数の内側フィンと、を備え、これにより、空気圧縮機またはポンプからの熱は、複数の内側フィンによって受け取られて、主板体を通って流れ、空気圧縮機またはポンプから流出する流体の温度は低下する。
【0038】
カバーは、プレートフィン型熱交換器であり得る。
【0039】
複数の外側フィンおよび複数の内側フィンは、主板体と一体に形成されてよい。
【0040】
複数の外側フィンおよび複数の内側フィンは、第１面および第２面に垂直に延出し得る。
【0041】
複数の外側フィンと複数の内側フィンは、互いに対して垂直に配置されてよい。
【0042】
複数の内側フィンは、複数の外側フィンのうちの少なくともいくつかと平行に延在し得る。
【0043】
複数の外側フィンおよび複数の内側フィンは、直線状であってよい。
【0044】
複数の内側フィンは、主板体の中心からオフセットされてよい。
【0045】
複数の内側フィンは、等間隔で配置されてよい。
【0046】
複数の内側フィンは、規則的パターンで配置されてよい。
【0047】
複数の内側フィンは、サーペンタイン・パターンまたは波状パターンを有し得る。
【0048】
複数の内側フィンは、第１セットの内側フィンおよび第２セットの内側フィンを含み得る。
【0049】
カバーは、主板体に形成されるとともに第２面に開口しているチェンバを含んでよく、そのチェンバは、チェンバの閉じた側を画定する基面を有してよく、複数の内側フィンは、チェンバの基面から主板体の第２面まで延出していてよい。
【0050】
チェンバは、第２面から主板体に貫通して広がっていてよく、さらに第１面からはみ出ていてよい。
【0051】
複数の内側フィンは、チェンバの長手長さに沿って延在してよく、チェンバの幅方向に間隔を空けて配置される。
【0052】
複数の内側フィンは、チェンバの幅に沿って延在してよく、チェンバの長手長さ方向に間隔を空けて配置される。
【0053】
複数の内側フィンは、第２面から、かつ主板体から外向きに突出していてよい。
【0054】
カバーは、アルミニウムで形成されてよい。
【0055】
カバーは、ポンプまたは圧縮機と、モータと、モータに連結されたシリンダアセンブリと、を有するポンプアセンブリ内で使用されてよく、この場合、カバーの第２面がシリンダアセンブリに面するように、カバーは、シリンダアセンブリに接続される。
【0056】
ポンプアセンブリは、シリンダアセンブリのヘッド部に配置されたガス出口を含み得る。
【0057】
複数の内側フィンは、ガス出口と複数の外側フィンとの間に介在してよい。
【0058】
ポンプまたは圧縮機を含むポンプアセンブリ内において出力流体の温度を低下させる方法は、本体と、空気圧縮機のシリンダに面するシリンダ対向面と、シリンダ対向面と反対の外面と、外面から外向きに延出している複数の外側フィンと、シリンダに向かって内向きかつ複数の外側フィンに対して反対方向に延出している複数の内側フィンと、を備えるプレートフィン型熱交換器を提供することと、圧縮空気をシリンダのポンプ室に供給することと、を含み、このとき、圧縮空気からの熱は、複数の内側フィンに伝達されて、カバーを通って流れる。
【0059】
本発明について、１つ以上の特定の実施形態に関して図示および説明したが、他の当業者は、本明細書および添付の図面を読解および理解することで、均等な変更および変形に想到するであろうことは明らかである。特に上記の要素（構成要素、アセンブリ、装置、組成物など）によって実現される種々の機能に関して、かかる要素を記述するために使用される（「手段」への言及を含む）用語は、特に指定のない限り、本明細書で例示された本発明の１つ以上の例示的な実施形態においてその機能を実現する開示の構造と構造的に等価ではなくても、記載の要素の特定の機能を実現する（すなわち、機能的に等価である）任意の要素に該当するものとする。さらに、本発明の特定の特徴が、いくつかの例示された実施形態のうちの１つ以上のみに関して上記で説明されていることがあるものの、かかる特徴は、要求に応じて、所与または特定の用途に効果的であり得るように、その他の実施形態における１つ以上の他の特徴と組み合わせてよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2021-02-17
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポンプアセンブリ内の空気圧縮機またはポンプのためのカバーであって、第１面および前記第１面とは反対の第２面を有する主板体と、
前記第１面に形成されるとともに前記第１面から外向きに突出している複数の外側フィンと、
前記第２面に近接して配置されるとともに前記複数の外側フィンが延出する方向に対して反対方向に延出している複数の内側フィンと、を備え、
前記空気圧縮機またはポンプからの熱は、前記複数の内側フィンによって受け取られて、前記主板体を通って流れ、これにより、前記空気圧縮機またはポンプから流出する流体の温度は低下する、カバー。
【請求項2】
前記カバーは、プレートフィン型熱交換器である、請求項１に記載のカバー。
【請求項3】
前記複数の外側フィンおよび前記複数の内側フィンは、前記主板体と一体に形成されている、請求項１または２に記載のカバー。
【請求項4】
前記複数の外側フィンおよび前記複数の内側フィンは、前記第１面および前記第２面に垂直に延出している、請求項１～３のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項5】
前記複数の外側フィンと前記複数の内側フィンは、互いに対して垂直に配置されている、または、前記複数の内側フィンは、前記複数の外側フィンのうちの少なくともいくつかと平行に延在している、請求項１～４のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項6】
前記複数の外側フィンは、直線状であり、前記複数の内側フィンは、直線状であるか、またはサーペンタイン・パターンもしくは波状パターンを有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項7】
前記複数の内側フィンは、前記主板体の中心からオフセットしている、請求項１～６のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項8】
前記複数の内側フィンは、等間隔かつ規則的パターンで配置されている、請求項１～７のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項9】
前記複数の内側フィンは、第１セットの内側フィンおよび第２セットの内側フィンを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項10】
前記カバーは、前記主板体に形成されるとともに前記第２面に開口しているチェンバをさらに備え、前記チェンバは、前記チェンバの閉じた側を画定する基面を有し、前記複数の内側フィンは、前記チェンバの前記基面から前記主板体の前記第２面まで延出している、請求項１～９のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項11】
前記チェンバは、前記第２面から前記主板体に貫通して広がっており、さらに前記第１面からはみ出ている、請求項１に記載のカバー。
【請求項12】
前記複数の内側フィンは、前記チェンバの長手長さに沿って延在しており、前記チェンバの幅方向に間隔を空けて配置されている、または、前記複数の内側フィンは、前記チェンバの幅に沿って延在しており、前記チェンバの長手長さ方向に間隔を空けて配置されている、請求項１に記載のカバー。
【請求項13】
前記複数の内側フィンは、前記第２面から、かつ前記主板体から外向きに突出している、請求項１～１２のいずれか一項に記載のカバー。
【請求項14】
ポンプまたは圧縮機を有するポンプアセンブリであって、モータと、
前記モータに連結されたシリンダアセンブリと、
請求項１～１３のいずれか一項に記載のカバーと、を備え、前記カバーの前記第２面が前記シリンダアセンブリに面するように、前記カバーは、前記シリンダアセンブリに接続されている、ポンプアセンブリ。
【請求項15】
前記シリンダアセンブリのヘッド部に配置されたガス出口をさらに備え、前記複数の内側フィンは、前記ガス出口と前記複数の外側フィンとの間に介在している、請求項１３に記載のポンプアセンブリ。
【国際調査報告】