特表 2023-553481 オイルフリー圧縮空気を生成するスクロール圧縮機

(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】2023-12-21

(54)【発明の名称】オイルフリー圧縮空気を生成するスクロール圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 27/00 20060101AFI20231214BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20231214BHJP

   F04C 18/02 20060101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

F04C27/00 311

F04C29/00 B

F04C29/00 U

F04C18/02 311B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023535952

(86)(22)【出願日】2021-12-17

(85)【翻訳文提出日】2023-07-14

(86)【国際出願番号】 EP2021086441

(87)【国際公開番号】W WO2022136157

(87)【国際公開日】2022-06-30

(31)【優先権主張番号】102020134469.4

(32)【優先日】2020-12-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523216171

【氏名又は名称】オーイーティー ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100185269

【弁理士】

【氏名又は名称】小菅 一弘

(72)【発明者】

【氏名】ブッシュ クリスティアン

【テーマコード（参考）】

3H039

3H129

【Ｆターム（参考）】

3H039AA02

3H039AA14

3H039BB11

3H039CC02

3H039CC08

3H039CC31

3H039CC35

3H129AA02

3H129AA15

3H129AA16

3H129AB02

3H129AB12

3H129BB05

3H129CC05

3H129CC19

3H129CC38

(57)【要約】

ハウジング（４）内に配置され、ディスプレーサスクロール底部（３９）とディスプレーサスクロール壁部（３８）とを有する旋回ディスプレーサスクロール（３１、３２）に接続された駆動装置により、特にトラックの圧縮空気ブレーキシステム用のオイルフリー圧縮空気を生成するスクロール圧縮機では、前記ディスプレーサスクロール壁部（３８）が固定された相手スクロール（２１、２２）に嵌合するため、少なくとも１つの可変圧縮室（３０）は、前記ディスプレーサスクロール（３１、３２）と前記相手スクロール（２１、２２）との間に形成され、シール要素（３３）は、前記ディスプレーサスクロール（３１、３２）と前記ハウジング（４）との間に設けられ、かつ前記ディスプレーサスクロール底部（３９）に締結され、前記ハウジング（４）に固定接続された摺動板（２６）をシールする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング（４）内に配置され、ディスプレーサスクロール底部（３９）とディスプレーサスクロール壁部（３８）とを有する旋回ディスプレーサスクロール（３１、３２）に接続された駆動装置により、特にトラックの圧縮空気ブレーキシステム用のオイルフリー圧縮空気を生成するスクロール圧縮機であって、前記ディスプレーサスクロール壁部（３８）が固定された相手スクロール（２１、２２）に嵌合するため、少なくとも１つの可変圧縮室（３０）は、前記ディスプレーサスクロール（３１、３２）と前記相手スクロール（２１、２２）との間に形成され、シール要素（３３）は、前記ディスプレーサスクロール（３１、３２）と前記ハウジング（４）との間に設けられ、かつ前記ディスプレーサスクロール底部（３９）に締結され、前記ハウジング（４）に固定接続された摺動板（２６）をシールする、スクロール圧縮機。

【請求項2】

前記摺動板（２６）は、少なくとも前記シール要素（３３）との接触領域において、前記ハウジング（４）より硬い材質を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。

【請求項3】

前記摺動板（２６）からオイル残留物を剥離する剥離要素（３４）は、前記ディスプレーサスクロール底部（３９）に締結される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。

【請求項4】

前記ディスプレーサスクロール底部（３９）は、前記シール要素（３３）を収容するシール溝、及び／又は前記剥離要素（３４）を収容するスクレーパ溝を有する、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

【請求項5】

摺動要素（３６）は、前記ディスプレーサスクロール（３１、３２）と前記摺動板（２６）との間に配置される、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

【請求項6】

前記摺動要素（３６）は、前記シール要素（３３）及び／又は前記剥離要素（３４）の径方向内側に配置される、ことを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機。

【請求項7】

前記ハウジング（４）には、前記摺動板（２６）の開口を貫通して前記ディスプレーサスクロール底部（３９）に配置されたガイドリング（３７）内に延在するガイドピン（２５）が係留され、前記ガイドピン（２５）は、前記摺動板（２６）上に突出する凸部（２５ｃ）をそれぞれ有し、これにより、それぞれの前記ガイドリング（３７）と前記摺動板（２６）との間に距離が存在する、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

【請求項8】

前記駆動装置は、第１ディスプレーサスクロール（３１）と第２ディスプレーサスクロール（３２）との間に配置される、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

【請求項9】

前記駆動装置は、２つの軸端（１３、１４）を有する軸（１２）を有し、第１軸端（１３）が前記第１ディスプレーサスクロール（３１）に接続され、第２軸端（１４）が前記第２ディスプレーサスクロール（３２）に接続される、ことを特徴とする請求項８に記載のスクロール圧縮機。

【請求項10】

前記第１ディスプレーサスクロール（３１）は、第１相手スクロール（２１）とともに第１圧縮機段を形成し、前記第２ディスプレーサスクロール（３２）は、第２相手スクロール（２２）とともに第２圧縮機段を形成する、ことを特徴とする請求項８又は９に記載のスクロール圧縮機。

【請求項11】

前記ディスプレーサスクロール壁部（３８）と前記相手スクロール（２１、２２）との間、及び相手スクロール壁部（２８）と前記ディスプレーサスクロール（３１、３２）との間に、それぞれスクロールシール（１８）が設けられる、ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

【請求項12】

第１の前記スクロールシール（１８）は、前記相手スクロール（２１、２２）に開口する前記ディスプレーサスクロール壁部（３８）のスクロール溝（１９）に配置され、第２の前記スクロールシール（１８）は、前記ディスプレーサスクロール（３１、３２）に開口する前記相手スクロール壁部（２８）のスクロール溝（１９）に配置される、ことを特徴とする請求項１１に記載のスクロール圧縮機。

【請求項13】

前記駆動装置及び／又は前記ハウジング（４）及び／又は前記相手スクロール（２１、２２）は、水で冷却される、ことを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機を備える、特にトラックの圧縮空気ブレーキシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オイルフリー圧縮空気を生成するスクロール圧縮機に関する。本発明は更に、このタイプのスクロール圧縮機を備えた圧縮空気ブレーキシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

スクロール圧縮機は、従来から知られており、種々の用途に用いられている。例えば、ＥＰ ０ ７９８ ４６３ Ａ２は、スクロール圧縮機として設計された真空ポンプを開示している。真空ポンプは、容器の真空引きを行うためのものであり、オイル無しで運転される。この目的のために、真空ポンプは、スクロール圧縮機を有し、該スクロール圧縮機は、駆動装置に接続され、固定された相手スクロールと嵌合する旋回ディスプレーサスクロール（ｄｉｓｐｌａｃｅｒ ｓｃｒｏｌｌ）を有する。固定された相手スクロールは、ハウジングに強固に組み込まれる。ディスプレーサスクロールは、ディスプレーサスクロール底部とディスプレーサスクロール壁部とを有し、ディスプレーサスクロール壁部が相手スクロール壁部の対応する中間空間に嵌合するため、可変圧縮室がディスプレーサスクロール壁部と相手スクロール壁部との間に形成される。

【0003】

気密性を確保するために、ハウジングには、ディスプレーサスクロール底部をシールするリングシールが設けられる。また、ディスプレーサスクロール壁部と相手スクロール壁部には、相手スクロール壁部の底部端領域においてディスプレーサスクロール底部又はハウジングをシールするスクロールシールが配置されたスクロール溝が、それぞれ形成される。

【0004】

ディスプレーサスクロールは、スクロール圧縮機の運転中に旋回し、これは、ディスプレーサスクロールがリングシール上に円運動を行うことを意味する。その結果、スクロール圧縮機の駆動セグメントに存在するオイルをディスプレーサスクロールからリングシールを越えて移送することができるため、オイルが圧縮室に浸透することができる。また、ディスプレーサスクロール底部とリングシールとの間の摩擦により、リングシールの摩耗が大きくなり、オイルの交差通路（ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｐａｓｓａｇｅｓ）もここで形成される。

【0005】

結果として、従来のスクロール圧縮機に関連するリスクは、圧縮室内にオイルが全く存在しない状態にならないことである。圧縮室で圧縮された気体及び導入された任意のオイルが環境に放出されるため、このことは、真空ポンプとして使用中には重要ではない。しかしながら、密閉気体回路内にオイルが溜まる可能性があるため、このタイプのオイル入力は、圧縮空気ブレーキシステムのような密閉回路では重要である。

【発明の概要】

【0006】

本発明は、圧縮領域へのオイルの入力を効果的に防止するオイルフリー圧縮空気を生成するスクロール圧縮機を提供することを目的とする。更に、本発明は、このようなスクロール圧縮機を備えた圧縮空気ブレーキシステムを提供することを目的とする。

【0007】

本発明では、この目的は、請求項１の主題によるスクロール圧縮機、及び請求項１４の主題による圧縮空気ブレーキシステムに関して達成される。

【0008】

このように、本発明は、ハウジング内に配置され、旋回ディスプレーサスクロールに接続された駆動装置により、特にトラックの圧縮空気ブレーキシステム用のオイルフリー圧縮空気を生成するスクロール圧縮機を提供するという考えに基づくものである。ディスプレーサスクロールは、ディスプレーサスクロール底部とディスプレーサスクロール壁部とを有し、ディスプレーサスクロール壁部が固定された相手スクロールに嵌合するため、少なくとも１つの可変圧縮室は、ディスプレーサスクロールと相手スクロールとの間に形成される。本発明では、シール要（ｅｌｅｍｅｎｔ）は、ディスプレーサスクロールとハウジングとの間に設けられ、かつディスプレーサスクロール底部に締結され、ハウジングに固定接続された摺動板（ｓｌｉｄｉｎｇ ｐｌａｔｅ）をシールする。

【0009】

本発明では、スクロール圧縮機の駆動領域とスクロール圧縮機の圧縮領域との間に効果的で永久的なオイルバリアを確保するために、シール要素は、ディスプレーサスクロール底部に締結され、ハウジングに締結された摺動板をシールする。ここでは、摺動板は、少ない摩擦で摺動板とシール要素との間に良いシールを達成するように設計することができる。これにより、シール要素の過度な摩耗を効果的に防止し、長期にわたって高レベルのシールを得ることができる。

【0010】

また、ディスプレーサスクロール底部にシール要素を配置することにより、本発明に係るスクロール圧縮機のメンテナンスの容易さが向上する。このように、シールの領域に欠陥がある場合に、そこに配置されたシールを含むディスプレーサスクロール全体を交換することにより、シールを迅速に更新することができる。従来技術では、ディスプレーサスクロールを解体した後に、ハウジング内のシール要素を交換するために、追加の手の動きが必要である。本発明では、これは、組み込まれたシール要素を備えたディスプレーサスクロールを交換することにより、容易かつ迅速に実行することができる。その結果、スクロール圧縮機は、短時間で再使用可能な状態となる。

【0011】

本発明の好ましい実施形態では、摺動板は、少なくともシール要素との接触領域において、ハウジングより硬い材質を有する。また、摺動板は、シール要素に対向する側の粗さがハウジングの表面の粗さより小さくてもよい。したがって、摺動板は、本質的に、シール要素との良い接触を提供する一方で、摺動板とシール要素との間の摩擦を低減するのに役立つ。シール要素がディスプレーサスクロールとともに旋回し、これは、シール要素が摺動板上に移動することを意味するので、この領域の摺動板の硬い材質により、シール要素の摩耗を防止又は低減する。この点で、特にシール要素との接触領域が硬い材質である摺動板は、スクロール圧縮機の駆動領域と圧縮領域との間の良好な、特にオイルフリーのシールの基礎となる。これにより、オイルが駆動領域から圧縮領域に到達しないことを確保する。その結果、生成された圧縮空気にオイルを含まないことを確保する。

【0012】

摺動板からオイル残留物（ｒｅｓｉｄｕｅｓ）を剥離する剥離要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）は、追加の安全バリアとしてディスプレーサスクロール底部に更に締結することができる。好ましくは、剥離要素は、シール要素と平行又は同心に配置され、シール要素との接触領域において摺動板に沈着し得るオイル残留物を剥離する作用を果たす。これにより、圧縮領域に日常的に配置された摺動板の領域は、圧縮領域にオイルを導入しないことを確保する。このような領域は、ディスプレーサスクロールの旋回運動により、圧縮領域に一時的に配置され、駆動領域に一時的に配置された摺動板に接触領域が形成されるために生じる。剥離要素によりこの摺動板の接触領域に沈着した可能性のある任意のオイルを剥離することにより、圧縮領域に入る摺動板部分にオイルがなくなる。

【0013】

本発明の好ましい変形例では、ディスプレーサスクロール内のシール要素及び／又は剥離要素を固定的に収容するために、ディスプレーサスクロール底部は、シール要素を収容するシール溝、及び／又は剥離要素を収容するスクレーパ溝を有する。追加のプリロード要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）は、シール溝及び／又はスクレーパ溝に配置され、溝底とシール要素又はスクレーパ要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）との間に延在することができる。これらのプリロード要素は、シール要素又はスクレーパ要素の摺動面への接触圧を発生させることにより、特にシール要素及び／又はスクレーパ要素が多少摩耗しても、永久的なシール又は剥離機能を確保する。

【0014】

また、ディスプレーサスクロールと摺動板との間に摺動要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）を配置することができる。摺動要素は、アキシアル軸受として設計され、摺動板又はハウジングに対してディスプレーサスクロールを支持することができる。好ましくは、摺動要素は、摺動板上で特にうまく摺動する材質を有する。特に、摺動要素が摺動板と協働することにより、ディスプレーサスクロールとハウジングとの間の摩擦が低減されるため、ディスプレーサスクロールの回転が容易になる。これにより、スクロール圧縮機の運転に要するエネルギ消費量及び運転時に発生する摩擦熱を低減する。

【0015】

摺動要素をディスプレーサスクロール底部の凹部に配置することができる。その結果、摺動要素は、所定の位置にしっかりと固定される。一方、このような摺動要素は、例えば補修のためにディスプレーサスクロールとともに容易に交換することができる。

【0016】

摺動要素の摺動性を更に向上させるために、摺動要素をシール要素及び／又は剥離要素の径方向内側に配置することが規定されている。したがって、摺動要素は、本質的に、スクロール圧縮機のオイル潤滑領域、特に駆動領域に配置することができる。これにより、摺動要素と摺動板との間にオイル潤滑を更に行って、ディスプレーサスクロールの円滑な回転をもたらす。

【0017】

更に、本発明に係るスクロール圧縮機では、ガイドピンは、ハウジングに係留され、摺動板の開口を貫通してディスプレーサスクロール底部に配置されたガイドリング内に延在する。ガイドピンは、摺動板上に突出する凸部をそれぞれ有するため、それぞれのガイドリングと摺動板との間に距離が存在する。ガイドピンとガイドリングとの組み合わせは、「ピン－リング」システムと呼ばれ、ディスプレーサスクロールの旋回運動に有利である。ガイドリングに嵌合するガイドピンは、所定の軌道にディスプレーサスクロールを付勢し、該所定の軌道は、ディスプレーサスクロールの偏心軸受が駆動装置の軸に生じたものである。

【0018】

ここでも摩擦を可能な限り低く保持するために、ガイドピンが摺動板上に突出する凸部を有することが好ましい。これにより、ガイドリングと摺動板との間に距離が生じるため、この領域の摩擦が低減される。また、ガイドリングと摺動板との間の距離は、摺動板のオイル潤滑を可能にする。

【0019】

本発明の特に好ましい実施形態では、駆動装置は、第１ディスプレーサスクロールと第２ディスプレーサスクロールとの間に配置される。したがって、スクロール圧縮機は、多段、特に２段スクロール圧縮機として設計することができる。このように、予圧縮は、第１圧縮段階で行うことができ、後圧縮は、第２圧縮段階で行うことができるため、特に高い圧力を達成することができる。これは、特にトラックの圧縮空気ブレーキシステム用の圧縮空気を生成する上で、意味がある。

【0020】

この点で、好ましい変形例では、駆動装置は、２つの軸端を有する軸を有し、第１軸端が第１圧縮機スクロールに接続され、第２軸端が第２ディスプレーサスクロールに接続される。したがって、ディスプレーサスクロールは、同じ駆動装置を共有するため、スクロール圧縮機の効率が向上し、そのサイズを有利に縮小する。したがって、このような２段スクロール圧縮機は、特にコンパクトである。

【0021】

ここでは、第１圧縮機スクロールは、第１相手スクロールとともに第１圧縮機段（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｓｔａｇｅ）を形成することができ、第２圧縮機スクロールは、第２相手スクロールとともに第２圧縮機段を形成することができる。圧縮機段は、例えば、第１圧縮機段が予圧縮を可能にし、第２圧縮機段が後圧縮を可能にするように互いに連結することができる。これにより、圧縮空気の生成中に、特にトラックの圧縮空気ブレーキシステムに対して意味がある特に高い圧力を達成することが可能になる。第１圧縮機段は、外部ラインを介して第２圧縮機段と連結することができる。しかし、２つの圧縮機段を連結するラインをスクロール圧縮機のハウジングに組み込むことも可能である。いずれにしても、好ましくは、第１圧縮機段と第２圧縮機段との間に、予圧縮された圧縮空気から熱を放出する熱交換器を配置することにより、冷却された、予圧縮された圧縮空気を第２圧縮機段に供給する。

【0022】

特に、第１圧縮機段は、吸込圧力から中気圧（ｍｅｄｉｕｍ ａｉｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）への圧縮を実行することができる。例えば、吸込圧力は、ここでは、約１ｂａｒと測定でき、中気圧は、３．５ｂａｒ～４ｂａｒの範囲内にある。そして、第２圧縮機段は、中気圧から高気圧（ｈｉｇｈ ａｉｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）への高圧縮を実行することができる。したがって、好ましくは、３．５ｂａｒ～４ｂａｒと測定される中気圧は、約１４ｂａｒの範囲内の高気圧に圧縮される。

【0023】

好ましくは、第１軸端と第２軸端には、それぞれ、ラジアル軸受、特に偏心軸受が装備される。ラジアル軸受又は偏心軸受を、滑り軸受、玉軸受又はニードル軸受として設計することができる。第１軸端と第１ディスプレーサスクロールとの間、及び／又は、第２軸端と第２ディスプレーサスクロールとの間に、ディスプレーサスクロールの旋回運動時に生じる振動及びノイズの発生を低減するそれぞれの補償機構を配置することができる。このような補償機構は、旋回ディスプレーサスクロールの回転軸上に偏心して配置され、この回転軸周りに揺動可能な補償マス（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｍａｓｓ）を含む。ここでは、補償機構は、このように、既存の遠心力に基づいて揺動を自動的に調整するように構成される。ここでは、補償機構は、ガス力及び製造公差を補償し、これにより、スクロール圧縮機の運転時の振動及びノイズの発生を低減する。

【0024】

例えば、本発明に係るスクロール圧縮機に特に好適に用いることができる補償機構は、その後公開された特許出願第１０ ２０２０ １２１４ ４２．１号に記載されており、特に図２に従ってその例示的な実施形態に関連して、その内容全体が参照される。

【0025】

本発明の他の変形例では、ディスプレーサスクロール壁部と相手スクロールとの間、及び相手スクロール壁部（ｍａｔｉｎｇ ｓｃｒｏｌｌ ｗａｌｌ）とディスプレーサスクロールとの間に、それぞれスクロールシールが設けられる。その結果、ディスプレーサスクロールと相手スクロールとの間が良好にシールされるため、密閉された、実質的に漏れない可変圧縮空間が形成される。ここでは、スクロールシールは、圧縮室内の製造公差と圧力変動を補償することもできる。この点で、スクロール圧縮機は、圧縮空間からの圧力を利用して旋回ディスプレーサスクロールを相手スクロールに押し付ける対圧室（ｃｏｕｎｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｍｂｅｒ）又は背圧室（ｂａｃｋ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｍｂｅｒ）なしで補償する。対圧室を排除すると、設置スペースを節約することができ、これにより、スクロール圧縮機を特にコンパクトにすることができる。

【0026】

好ましくは、第１スクロールシールは、相手スクロールに開口するディスプレーサスクロール壁部のスクロール溝に配置される。第２スクロールシールは、ディスプレーサスクロールに開口する相手スクロール壁部のスクロール溝に配置することができる。したがって、本質的に、スクロール溝は、ディスプレーサスクロール壁部と相手スクロール壁部との両者にそれぞれのスクロールシールを収容して固定する。ディスプレーサスクロールと相手スクロールとの間の摩擦を低減するために、各スクロールシールにスラストワッシャを設けることができる。好ましくは、スラストワッシャは、それぞれのスクロールシールとディスプレーサスクロール又は相手スクロールとの間に配置され、これにより、ディスプレーサスクロールと相手スクロールとの間の摩擦を低減する。ここでは、スラストワッシャは、スクロールシールによってそれぞれのディスプレーサスクロール又は相手スクロールに付勢されることにより、シール機能と摺動機能を発揮する。

【0027】

本発明に係るスクロール圧縮機の好ましい変形例では、駆動装置及び／又はハウジング及び／又は相手スクロールは、水で冷却される。水冷が特に効果的であり、放熱性が高く、放熱が急速であるため、スクロール圧縮機を特に高圧で運転することができる。これは、特にトラックの圧縮空気ブレーキシステムに対して特に有効である。冷却プロセスでは、ハウジング、特にスクロール圧縮機の高圧側又は出口側に特別な注意を払うことができる。高圧圧縮時に、この領域、特に水冷により容易に放熱できる第２圧縮機段の領域に特に高温をもたらす。また、スクロール圧縮機で生成された圧縮空気を冷却することは、意味がある。このため、好ましくは、第１圧縮機段と第２圧縮機段との間に、中気圧に圧縮された圧縮空気から熱を放出する熱交換器を設ける。このように、予冷された中圧空気は、第２圧縮機段に入り、更に高圧空気に圧縮される。

【0028】

本発明の第２態様は、上記スクロール圧縮機を備えた、特にトラックの圧縮空気ブレーキシステムに関する。しかしながら、これらのタイプの圧縮空気ブレーキシステムは、トラックに用いられるだけでなく、バス又は、浚渫船（ｄｒｅｄｇｅｒ）、ローラ、自動運転クレーンなどの作業機械に用いることができる。いずれにしても、このタイプの圧縮空気ブレーキシステムは、全体の質量が５トンを超える車両に特に適している。

【0029】

以下、添付図面を参照しながら、例示的な実施形態に基づいて、本発明について詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】好ましい例示的な実施形態に基づいた本発明に係るスクロール圧縮機の横断面図である。

【図2】図１に係るスクロール圧縮機の詳細Ｃである。

【図3】図１に係るスクロール圧縮機の正面図である。

【図4】図３のＥ－Ｅ線に沿う、図１に係るスクロール圧縮機の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

図１に係るスクロール圧縮機は、２段圧縮機として設計される。このため、スクロール圧縮機は、中央駆動セグメント１を有し、該中央駆動セグメント１の両側にそれぞれ圧縮機セグメント２、３が軸方向に接続される。ここでは、第１圧縮機セグメント２を第１圧縮機段として設計し、第２圧縮機セグメント３を第２圧縮機段として設計する。第１圧縮機セグメント２は、大気圧を中気圧に圧縮する役割を果たし、第２圧縮機セグメント３は、中気圧を高気圧に圧縮する。

【0032】

駆動セグメント１は、電動モータ１１及び軸１２を含む駆動装置１０を含む。電動モータ１１は、メンテナンスを容易にするためにマルチパートに設計されたハウジング４の内部に配置される。ハウジング４は、駆動ハウジング２０と、駆動ハウジング２０に接続される２つの軸受ハウジング２３、２４と、同様にハウジング４の一部を形成する相手スクロール２１、２２と、エンドカバー５、６とを含む。結果として、第１軸受ハウジング２３は、第１圧縮機セグメント２の方向において駆動ハウジング２０に接続される。第１軸受ハウジング２３は、同様にハウジング４の一部を形成する第１相手スクロール２１に固定接続される。第１相手スクロール２１に続いて、ハウジング４を軸方向に密閉する第１エンドカバー５が設けられる。第２軸受ハウジング２４は、駆動ハウジング２０とは反対側に配置され、第２相手スクロール２２に接続される。第２相手スクロール２２は、第２エンドカバー６によって軸方向に長く覆われる。

【0033】

軸１２は、軸受１５によって駆動ハウジング２０に取り付けられる。軸１２は、第１圧縮機セグメント２に向かう第１軸端１３を有する。更に、第２圧縮機セグメント３に対向する第２軸端１４が設けられる。両軸端１３、１４は、それぞれのディスプレーサスクロール３１、３２と接続される偏心軸受１７に配置された偏心ピン１６をそれぞれ有する。したがって、第１ディスプレーサスクロール３１は、偏心軸受１７を介して第１軸端１３の偏心ピン１６に取り付けられる。第２ディスプレーサスクロール３２は、偏心軸受１７を介して第２軸端１４の偏心ピン１６に取り付けられる。

【0034】

ディスプレーサスクロール３１、３２は、ディスプレーサスクロール底部３９をそれぞれ有し、ディスプレーサスクロール底部３９から相手スクロール２１、２２内に、ディスプレーサスクロール壁部３８が延在する。以下、図１に係るスクロール圧縮機の第２圧縮機セグメント３の切り出し（ｃｕｔｏｕｔ）を示す図２に基づいてそれを例示的に説明する。以下、第１圧縮機セグメント２について説明する設計は、第２圧縮機セグメント３にも同様に適用される。このように、第１ディスプレーサスクロール３１及び第２ディスプレーサスクロール３２と、第１相手スクロール２１及び第２相手スクロール２２とは、特に互いの配置関係に関しても同様に構築される。第１ディスプレーサスクロール３１及び第２ディスプレーサスクロール３２と、第１相手スクロール２１及び第２相手スクロール２２とは、第２圧縮機段における第２ディスプレーサスクロール３２と第２相手スクロール２２との間の圧縮室３０の容積が、第１圧縮機段における第１ディスプレーサスクロール３１と第１相手スクロール２１との間の圧縮室の容積より小さいという点のみで異なる。

【0035】

したがって、図２は、ディスプレーサスクロール底部３９及びディスプレーサスクロール壁部３８を含む第１ディスプレーサスクロール３１を示す。第１ディスプレーサスクロール３１は、第１相手スクロール２１と嵌合するため、ディスプレーサスクロール壁部３８と相手スクロール壁部２８との間に、圧縮室３０が形成される。圧縮室３０が可変であることは、第１ディスプレーサスクロール３１の旋回運動により圧縮室３０の容積が変化することにより、圧縮室３０内のガス、好ましくは空気の圧縮を実行することを意味する。

【0036】

第１ディスプレーサスクロール３１と第１相手スクロール２１とを互いに効果的にシールするために、第１ディスプレーサスクロール３１と第１相手スクロール２１とは、それぞれスクロールシール１８が配置されたスクロール溝１９を有する。ここでは、第１ディスプレーサスクロール３１のスクロールシール１８は、第１相手スクロール２１の相手スクロール底部２９に対してシールを形成する。対照的に、第１相手スクロール２１のスクロールシール１８は、ディスプレーサスクロール底部３９に対してシールを形成する。スクロールシールは、それぞれのスクロール溝１９とディスプレーサスクロール底部３９又は相手スクロール底部２９との間に配置されたスラストワッシャ（ｔｈｒｕｓｔ ｗａｓｈｅｒｓ）をそれぞれ含んでもよい。

【0037】

第１ディスプレーサスクロール３１を旋回運動にガイドするために、複数のガイドリング３７がディスプレーサスクロール底部３９に配置される。ガイドリング３７は、第１軸受ハウジング２３に固定されたガイドピン２５を収容する。各ガイドピン２５は、第１軸受ハウジング２３の対応する孔に保持される係留部２５ａを含む。ガイドピン２５のガイド部２５ｂは、ガイドリング３７に嵌合する。凸部２５ｃは、ガイド部２５ｂと係留部２５ａとの間に形成される。特に、凸部２５ｃは、係留部２５ａより直径が小さいガイド部２５ｂによって形成される。

【0038】

好ましくは、係留部２５ａは、第１軸受ハウジング２３の対応する孔に完全に入り込まない。むしろ、係留部２５ａの凸部２５ｃは、第１軸受ハウジング２３上に突出する。ガイドリング３７は、凸部２５ｃに載置される。この凸部２５ｃが第１軸受ハウジング２３上に突出するので、第１軸受ハウジング２３内に固定された摺動板２６とガイドリング３７との間に距離が形成される。その結果、駆動セグメントを潤滑するオイルは、ガイドリング３７と摺動板２６との間に流れることにより、摺動板２６を潤滑することができる。

【0039】

好ましくは、摺動板２６は、リング状に設計され、ガイドピン２５が延在可能な貫通孔を有する。摺動板２６は、第１軸受ハウジング２３に対向する側にリングシール２７でシールすることができる。ここでは、リングシール２７は、第１軸受ハウジング２３の連続溝内に配置される。

【0040】

第１ディスプレーサスクロール３１は、摺動要素３６を備えた摺動板２６に載置される。具体的には、摺動リング状の摺動要素３６は、ガイドピン２５の径方向内側に設けられ、ディスプレーサスクロール底部２９の溝内に配置される。摺動要素３６がディスプレーサスクロール底部３９から僅かに突出できるため、本質的に摺動要素３６のみは、摺動板２６に摺動する。結果として、ディスプレーサスクロール底部３９は、摺動板２６からある距離だけ離間する。好ましくは、摺動要素３６は、第１ディスプレーサスクロール３１のアキシアル軸受としても機能する。ここでは、摺動要素３６は、液体で潤滑され、好ましくはオイルで潤滑される。一般に、軸受１５をオイルで潤滑してもよい。しかし、軸受１５をグリースで潤滑してもよい。

【0041】

シールシステムは、オイルが駆動セグメント１から流出して第１圧縮機セグメント２内に入ることを防止するように設けられる。シールシステムは、シール要素３３及び剥離要素３４を含む。シール要素３３と剥離要素３４は、それぞれリング状に設計され、第１ディスプレーサスクロール３１の対応するリング溝に締結される。図２から明らかなように、各プリロード要素３５は、剥離要素３４又はシール要素３３を保持するリング溝に配置される。プリロード要素３５は、シール要素３３又は剥離要素３４とディスプレーサスクロール底部３９の各溝の溝底との間に配置され、シール要素３３又は剥離要素３４を摺動板２５に対して押し付ける。ここでは、剥離要素３４は、摺動板２６に蓄積したオイルを剥離する機能を有する。シール要素３３は、剥離されないかもしれないオイルが圧縮空気で満たされた領域、特に圧縮室３０に侵入することを防止する。

【0042】

図３は、スクロール圧縮機、特に第２エンドカバー６の正面図を示す。好ましくは、第１エンドカバー５の設計は、第２エンドカバー６と同じであり、これにより、製造コストを低減する。

【0043】

各エンドカバー５、６は、エンドカバー５、６の円周上に規則的に分布して配置された複数の締結孔４２を含む。この締結孔により、例えばネジを使用して、エンドカバー５、６をそれぞれ相手スクロール２１、２２に固定することができる。

【0044】

各エンドカバー５、６は、空気入口７及び空気出口８を更に有する。空気入口７は、圧縮室３０の入口領域に接続される。空気出口８は、圧縮室３０の出口領域に接続される。更に、冷却口９がエンドカバー５、６に設けられるため、スクロール圧縮機を水で冷却する。冷却口９により冷却水ポンプと接続されることにより、ハウジング４の内部に密閉した冷却水回路を形成することができる。

【0045】

図４は、図３のＥ－Ｅ線に沿うスクロール圧縮機の断面を示す。したがって、断面は、例えば図１に係る横断面のように、スクロール圧縮機を通る横断面として直線に沿っていない。したがって、Ｅ－Ｅ線に沿う特別な断面進行では、空気入口７は、図４の第１圧縮機セグメント２の領域で見つけることができるが、図１による横断面図には見られない。

【0046】

図４に係る断面図は、２つの圧縮機段又は圧縮機セグメント２、３がどのように相互作用するかを示すことを目的とする。第１圧縮機セグメント２は、第１エンドカバー５の空気入口７を通って第１圧縮機セグメント２の圧縮室３０に流入した空気を予圧縮することを実行する。空気は、最初に第１圧縮機セグメント２で中気圧に圧縮され、第１エンドカバー５の空気出口８を通って圧縮空気管４０に送られる。

【0047】

空気は、第１圧縮機セグメント２の圧縮により、強く加熱される。また、スクロール圧縮機の過熱を防止するために、更に、冷却口９を通る水冷のために、予圧縮された中圧空気を熱交換器４１を介してガイドする。このため、熱交換器４１は、圧縮空気管４０に設けられ、中圧空気から熱を抽出して、気体又は液体を充填することができる他の流体回路に送る。

【0048】

そして、このように冷却された中圧空気は、第２エンドカバー６の空気入口７を通って第２圧縮機セグメント３の圧縮室３０に流入する。図４から明らかなように、第２圧縮機セグメント３の圧縮室３０は、第１圧縮機セグメント２の圧縮室３０より小さい容積を有するため、更に中圧空気を高圧空気に圧縮する。高圧空気は、好ましくはトラックの圧縮空気ブレーキシステムに接続される、第２エンドカバー６の空気出口８を通って第２圧縮機セグメント３から排出される。

【0049】

具体的には、スクロール圧縮機は、第１エンドカバー５の空気入口７に加わる１ｂａｒの空気圧を有する空気を、第１圧縮機セグメント２（第１圧縮機段）で３．５～４ｂａｒの中気圧に予圧縮し、第２圧縮機セグメント３（第２圧縮機段）で約１４ｂａｒの高気圧に後圧縮（ｐｏｓｔ－ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ）するように構成することができる。第２圧縮機セグメント３に送り込まれる前に、３．５～４ｂａｒの中気圧を有する中圧空気は、圧縮空気管４０を介して熱交換器４１にガイドされて、第２圧縮機セグメント３の過熱を防止するように冷却される。

【符号の説明】

【0050】

１ 駆動セグメント
２ 第１圧縮機セグメント
３ 第２圧縮機セグメント
４ ハウジング
５ 第１エンドカバー
６ 第２エンドカバー
７ 空気入口
８ 空気出口
９ 冷却口
１０ 駆動装置
１１ 電動モータ
１２ 軸
１３ 第１軸端
１４ 第２軸端
１５ 軸受
１６ 偏心ピン
１７ 偏心軸受
１８ スクロールシール
１９ スクロール溝
２０ 駆動ハウジング
２１ 第１相手スクロール
２２ 第２相手スクロール
２３ 第１軸受ハウジング
２４ 第２軸受ハウジング
２５ ガイドピン
２５ａ 係留部
２５ｂ ガイド部
２５ｃ 凸部
２６ 摺動板
２７ リングシール
２８ 相手スクロール壁部
２９ 相手スクロール底部
３０ 圧縮室
３１ 第１ディスプレーサスクロール
３２ 第２ディスプレーサスクロール
３３ シール要素
３４ 剥離要素
３５ プリロード要素
３６ 摺動要素
３７ ガイドリング
３８ ディスプレーサスクロール壁部
３９ ディスプレーサスクロール底部
４０ 圧縮空気管
４１ 熱交換器
４２ 締結孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】