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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor.
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In den letzten Jahren wurden Kompressoren häufig in Fahrzeugen wie zum Beispiel Hybridfahrzeugen, elektrischen Fahrzeugen oder Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzt. Bei solchen Fahrzeugen, welche einen Antrieb haben, der bei Betrieb geräuschlos ist, ist ein Kompressor angebracht, welcher verschiedene Geräusche von der Einlassöffnungsseite und der Auslassöffnungsseite von dem Kompressor abgibt. Solche Geräusche sind unangenehm für die Passagiere des Fahrzeugs. Daher werden verschiedene Vorgehensweisen vorgeschlagen, die die Entwicklung von Geräuschen durch den Kompressor verringern. In einem Brennstoffzellenfahrzeug, welches Druckluft für die Stromerzeugung durch die Brennstoffzelle benötigt, muss die Druckluft gekühlt werden, um die Stromerzeugungseffizienz zu erhöhen.
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Die
US 2012/0201709 A1 offenbart ein Verfahren und die entsprechende Vorrichtung zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Vielzahl an Zylindern, welche jeweils ein Einspritzventil zum Dosieren des Kraftstoffs sind, wobei eine Steuerungsvorrichtung in jeweils mit einer Ausgangsstufe zum Betätigen der Einspritzventile aus der Vielzahl an Zylindern versehen ist. Hierbei werden als erstes alle Arbeitseinspritzbeitriebe für einen Zylinder mit der Dauer und Positionierung in Bezug auf den Kurbelwellen-Rotationswinkel bestimmt. Anschließend werden späte Einspritzbetriebe, die in bestimmten Betriebsmodi notwendig sind, für die vorstehenden Zylinder in der Zündungsreihenfolge in einem Sollwertbereich des Kurbelwellenwinkels derart angeordnet, dass zwischen der Einzelarbeit und den späten Einspritzbetrieben keine zeitlichen Überschneidungen auftreten. Zusätzlich hierzu offenbart die
US 2009/0232670 A1 einen Kompressor-Schalldämpfer für ein Kühlungssystem, das mit einer Reihe an Helmholtz-Resonatoren versehen ist, welche entlang einer Innenoberfläche einer Schalldämpferkammer ausgebildet ist. Darüber hinaus offenbart die
DE 102 48 448 A1 einen Kühler zum Reduzieren von Auslasspulsation, der dazu vorgesehen ist, die Umfangsoberfläche eines Kompressors zu bedecken. Der Kühler zum Reduzieren von Auslasspulsation hat eine Beförderungspassage und eine Umhüllung, welche die Beförderungspassage umgibt und Kühlflüssigkeit zirkuliert durch eine Passage, die zwischen der Beförderungspassage und der Umhüllung vorgesehen ist. Beförderte Luft, welche durch die Beförderungspassage strömt, wird durch die Kühlflüssigkeit gekühlt. Insbesondere da die Wärmetauscheffizienz durch Turbulenzen, die durch die Pulsation in der Beförderungspassage verursacht werden, gefördert wird, wird die beförderte Luft effizient gekühlt. Zusätzlich wird die Pulsation in den ersten und zweiten Expansionskammern in der Beförderungspassage reduziert und die Pulsationsgeräusche in der Beförderungspassage sind durch die Kühlflüssigkeitspassage und die Umhüllung reduziert.
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Zusätzlich hierzu offenbart beispielsweise die veröffentlichte
JP 2013-108 488 A einen Kompressor, welcher die Funktionen der Schalldämpfung und des Kühlens des Fluids (Luft) erfüllt, welches nach der Kompression abgegeben wird. Der Kompressor hat einen Zylinderblock, welcher daran eine Rotorkammer hat, welche einen Kompressionsmechanismus zum Ansaugen und Komprimieren von Luft hat und dann die komprimierte Luft abgibt und eine Schalldämpfungs- und Kühlkammer, welche einen Interkühlkern (Intercooler-Kern) zum Kühlen der Luft und zum Reduzieren der Druckfluktuation der abgegebenen Luft hat. Der Zylinderblock hat eine derartige Struktur, dass der Zylinderblock die Schalldämpfungs- und Kühlkammer umschließt und mit einem Getriebegehäuse zusammenwirkt, um die Rotorkammer zu umschließen. Die Rotorkammer und die Schalldämpfungs- und Kühlkammer sind über eine Trennwand getrennt, welche einstückig mit dem Zylinderblock geformt ist und wobei die beiden Kammern miteinander über eine Abgabeöffnung kommunizieren, welche an einer Position in der Trennwand ausgebildet ist, welche neben dem Getriebegehäuse liegt. Die Luft, welche durch den Kompressionsmechanismus komprimiert wird, wird mit einer Pulsation durch die Abgabeöffnung in die Schalldämpfungs- und Kühlkammer abgegeben. Dann wird die komprimierte Luft durch den Interkühlkern geleitet, um dort gekühlt zu werden, und gleichzeitig wird die Geräuschentwicklung dadurch verringert, dass die Druckfluktuationen reduziert werden, und die komprimierte Luft wird von der Schalldämpfungs- und Kühlkammer aus dem Kompressor nach außen abgegeben.
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In der Struktur des Kompressors nach der oben genannten Publikation wird die komprimierte Luft durch die Abgabeöffnung geleitet und die Luft wird gekühlt, wenn sie durch den Interkühlkern der Schalldämpfungs- und Kühlkammer fließt. Jedoch wird die komprimierte Luft nur durch einen Teil des Interkühlkerns geleitet, weil die Abgabeöffnung durch die Trennwand so ausgebildet ist, dass sie in einer Position angeordnet ist, welche neben dem Getriebegehäuse liegt, so dass der Kompressor den Nachteil hat, dass die komprimierte Luft nicht genügend gekühlt wird. Wenn man die räumliche Distanz zwischen der Abgabeöffnung und dem Interkühlkern vergrößert, kann die komprimierte Luft durch die gesamte Fläche des Interkühlkerns strömen. In diesem Fall erhöht sich jedoch die Größe des Kompressors.
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Der folgenden Erfindung, welche mit Bezug auf solche Probleme gemacht worden ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor zu schaffen, welcher die Funktion des Kühlens von abgegebenem Fluid verbessert und zudem die Geräuschentwicklung reduziert, ohne dass der Kompressor größer ausgebildet werden muss.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Kompressor einen Kompressionsmechanismus, welcher Fluid einsaugt, komprimiert und abgibt und ein Gehäuse, welches diesen Kompressionsmechanismus beinhaltet. Das Gehäuse umfasst eine Abgabekammer, in welche das komprimierte Fluid durch den Kompressionsmechanismus abgegeben wird. Eine Schalldämpfungs- und Kühlvorrichtung ist in der Abgabekammer ausgebildet, um das abgegebene Fluid in der Abgabekammer zu kühlen und die Druckfluktuation zu reduzieren. Eine Zerstreuungswand ist in der Abgabekammer auf der stromabwärtigen Seite der Abgabekammer angeordnet, die einer Einflussöffnung/Einlassöffnung in Strömrichtung des abgegebenen Fluids gesehen gegenüber liegt. Die Zerstreuungswand ist so eingerichtet, dass sie einen Teil der Schalldämpfungs- und Kühlvorrichtung bedeckt/überdeckt und mindestens einen Teil der Einflussöffnung/Einlassöffnung bedeckt/überdeckt.
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Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden klarer von der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen, welche als Beispiele die Prinzipien der Erfindung illustrieren.
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Figurenliste
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Die Erfindung zusammen mit den Zielsetzungen und ihren Vorteilen kann am besten mit Bezug auf die folgende Beschreibung und die momentan bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den zugehörigen Figuren verstanden werden. Hierbei zeigt
- 1 eine Längsschnittansicht, welche eine Struktur eines Kompressors nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt und
- 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der 1.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im folgenden Abschnitt werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben. Zuerst wird die Struktur des Kompressors 101 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass sich die vorliegende Beschreibung der Ausführungsform auf einen Fall konzentriert, bei dem der Kompressor 101 ein Roots-Typ-Luftkompressor ist, welcher an einem Fahrzeug angebracht ist und eine hohe Abgabepulsation entwickelt.
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Wie 1 gezeigt, beinhaltet der Kompressor 101 ein Kompressionsmechanismusteil 10, ein Steuerungsmechanismusteil 30 und ein Getriebemechanismusteil 20. Das Kompressionsmechanismusteil 10 hat einen Kompressionsmechanismus 10a, welcher ein Paar von drei Flügeltyprotoren 1 hat, welche ein Fluid wie beispielsweise Luft komprimieren. Das Steuerungsmechanismusteil 30 hat einen elektrischen Motor 30a, um die Rotoren 1 rotatorisch anzutreiben. Das Getriebemechanismusteil 20 hat einen Getriebemechanismus 20a, welcher zwischen dem Kompressionsmechanismusteil 10 und dem Steuerungsmechanismusteil 30 ausgebildet ist und die Rotationskraft des elektrischen Motors 30a auf die Rotoren 1 überträgt. Das Kompressionsmechanismusteil 10, das Getriebemechanismusteil 20 und das Steuerungsmechanismusteil 30 sind miteinander über Stifte/Schraubenbolzen oder ähnliches verbunden. In Axialrichtung gesehen hat jeder der drei Flügeltyprotoren 1 drei Flügel, welche radial von dem Rotor nach außen abstehen. Das Kompressionsmechanismusteil 10 beinhaltet ein Kompressorgehäuse 2, das darin eine Rotorkammer 2A hat, welche die zwei Rotoren 1 beinhaltet und eine Abgabekammer/Auslasskammer 2B, welche mit der Rotorkammer 2B durch ein Kommunikationsloch 2G kommuniziert. Das Kompressorgehäuse 2 ist aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Das Kommunikationsloch 2G dient als Einflussöffnung/Einlassöffnung der vorliegenden Erfindung.
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Das Kommunikationsloch 2G ist durchgehend durch die Trennwand 2E hindurch ausgebildet, die ein Teil des Kompressorgehäuses 2 ist und die Rotorkammer 2A von der Abgabekammer 2B trennt. In dem Kompressorgehäuse 2 hat die Rotorkammer 2A eine Öffnung 2A1, welche sich zu dem Getriebemechanismusteil 20 hin öffnet. Die Abgabekammer 2B hat eine im Wesentlichen rechteckige parallelverrohrte Form und eine Öffnung 2B1, welche sich rechtwinklig zu der Öffnung 2A1 der Rotorkammer 2A hin öffnet und der Trennwand 2E und dem Kommunikationsloch 2G zugewandt ist. Das Kommunikationsloch 2G ist so ausgebildet, dass es an einer Position, welche neben der Öffnung 2A1 liegt, durch die Trennwand 2E hindurchgeht. Weiterhin ist eine Abgabeöffnung 2F durchgehend durch eine Seitenwand 2C des Kompressorgehäuses 2 ausgebildet, welche auf der Öffnung 2A1 zum Bereitstellen einer Kommunikation zwischen der Abgabekammer 2W und der Außenseite des Kompressorgehäuses 2 gelegen ist. Obwohl es nicht in der Zeichnung gezeigt ist, ist zusätzlich eine Saugöffnung durch die Seitenwand 2C des Kompressorgehäuses 2 ausgebildet zur Kommunikation zwischen der Rotorkammer 2A und außerhalb des Kompressorgehäuses 2.
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Das Kompressionsmechanismusteil 10 beinhaltet eine plattenähnliche Endplatte 3, welche das gesamte Kompressionsmechanismusteil 10 auf seiner dem Getriebemechanismusteil 20 nächstgelegenen Seite bedeckt, um die Öffnung 2A1 der Rotorkammer 2a zu schließen. Die Endplatte 3 ist aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Die zwei Rotoren 1 sind in der Rotorkammer 2a, welche durch die Endplatte 3 geschlossen ist, nebeneinander angeordnet, so dass ein Rotor auf der dem Betrachter zugewandten Seite der Zeichnung angeordnet ist und der andere Rotor auf der dem Betrachter abgewandten Seite der Zeichnung angeordnet ist. Jeder der Rotoren 1 ist einstückig ausgebildet und besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 1B und drei wallförmigen Flügeln 1A, die radial von der äußeren Peripherie des zylindrischen Abschnitts 1A hervorstehen, und die sich entlang der Achse des zylindrischen Abschnitts 1B zwischen der Seitenwand 2C und der Endplatte 3 erstrecken. Jeder der Rotoren 1 ist so angeordnet, dass die Achse von diesem Rotor von der Seitenwand 2C zu der Endplatte 3 verläuft. Die zwei Rotoren 1 sind so angeordnet, dass sie in der Rotorkammer 2A ineinander greifen, so dass eine Mehrzahl an Kompressionsräumen 1C zwischen den Rotoren 1 und der inneren periphären Oberfläche 2A2 der Rotorkammer 2A entsteht.
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Ein rotatorischer Hauptschaft/Hauptwelle 4 erstreckt sich durch den Rotor 1 auf der dem Betrachter zugewandten Seite der Zeichnung. Der zylindrische Abschnitt 1 b des Rotors 1, welcher auf der Betrachterseite der Zeichnung angeordnet ist, ist fest an dem Hauptrotationsschaft 4 zur Rotation mit diesem angebracht. Der Hauptrotationsschaft 4 erstreckt sich weiterhin durch die Endplatte 3 und das Getriebegehäuse 21 des Getriebemechanismusteils 20 in das Motorgehäuse 31 des Steuerungsmechanismusteils 30. Der Hauptrotationsschaft 4 ist drehbar gelagert durch ein Lager 5, welches in dem Kompressorgehäuse 2 angeordnet ist, ein Lager 6, welches in der Endplatte 3 angeordnet ist, und ein Lager 34, welches in dem Motorgehäuse 34 angeordnet ist. Der Kompressionsmechanismus 10a beinhaltet die Rotoren 1 und den Hauptrotationsschaft 4.
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Der Hauptrotationsschaft 4 dient zudem als Rotationsschaft des Rotors 32 für den elektrischen Motor 30A. Der Rotor 32 hat permanente Magneten und ist fest auf dem Hauptrotationsschaft 4 zur Rotation mit diesem angebracht. Ein Stator 33, welcher eine Spule hat, ist auf der inneren periphären Oberfläche des Motorgehäuses 31 angebracht. Wenn die Spule des Stators 33 mit Wechselstrom bestromt wird, rotieren der Rotor 32 und der Rotationsschaft 4 durch Wechselwirkung zwischen dem rotierenden magnetischen Feld, welches durch die gewundenen Drähte der Spule erzeugt wird, und dem magnetischen Feld, welches durch die Permanentmagneten erzeugt wird. Das heißt, der Rotor 32, der Stator 33 und der Hauptrotationsschaft 4 wirken zusammen, um den elektrischen Motor 30a zu formen.
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Ein angetriebener Rotationsschaft/Welle, welcher nicht in den Figuren gezeigt wird, erstreckt sich durch den Rotor 1, welcher auf der von dem Betrachter abgewandten Seite der Zeichnung befindlich ist. Der zylindrische Abschnitt 1B des Rotors 1, welcher auf der abgewandten Seite der Zeichnung angebracht ist, ist fest auf dem angetriebenen Rotationsschaft zur Rotation mit diesem angebracht. Der angetriebene Rotationsschaft erstreckt sich zu dem Getriebegehäuse 21 hindurch die Endplatte 3 hindurch von dem Kompressionsmechanismusteil 10 aus. Weiterhin ist der angetriebene Rotationsschaft dem Hauptrotationsschaft 4 über den Getriebemechanismus 20A zugeschaltet, welcher eine Mehrzahl an Gängen in dem Getriebegehäuse 21 hat. Daher wird die Rotation des Hauptrotationsschafts 4 durch den elektrischen Motor 30A auf den angetriebenen Schaft durch den Getriebemechanismus 2A übertragen und der angetriebene Rotationsschaft rotiert in der Richtung, welche entgegen der Richtung des Hauptrotationsschafts 4 verläuft. Daher rotieren die beiden Rotoren 1 jeweilig in entgegengesetzter Richtung zueinander.
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Die Rotation der beiden Rotoren 1 in jeweils einander entgegengesetzter Richtung bewirkt, dass Luft durch eine Ansaugöffnung, welche nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, fließt und in einem Raum, welcher zwischen den zwei Rotoren 1 und der inneren periphären Oberfläche 2A2 der Rotorkammer 2A eingeschlossen wird. Die in dem Raum eingeschlossene Luft wird getrennt und in den Kompressionsräumen 1C, welche zwischen je einem jeden der Rotoren 1 und der inneren periphären Oberfläche 2A2 durch die Rotation der Rotoren geschaffen ist, eingeschlossen. Jeder Kompressionsraum 1C bewegt sich drehbar mit und um den entsprechenden Rotor 1 und die Kompressionsräume 1C der beiden Rotoren 1 konvergieren in einer Position, welche neben dem Kommunikationsloch (Verbindungskanal) 2G liegt. Die in den Kompressionsräumen 1C zusammengeführte Luft wird durch die Flügel 1A der beiden Rotoren 1 komprimiert, während die Rotoren 1 weiter rotieren und die Flügel 1A der beiden Rotoren 1 sich aufeinander zubewegen. Daraufhin wird die komprimierte Luft durch das Kommunikationsloch 2G in die Abgabekammer 2B abgegeben.
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Die Öffnung 2B1 der Abgabekammer 2B, welche der Trennwand 2E in dem Kompressorgehäuse 2 gegenüberliegt, wird durch ein Schalldämpfungsteil 40 von Außen verschlossen. Das Schalldämpfungsteil 40 ist mit den Seitenwänden 2C, 2D, 2H, 2I (mit Bezug auf 2) durch Stifte 41 fest verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Seitenwand 2C des Kompressorgehäuses 2 höher ausgebildet ist als die Seitenwand 2D. Daher ist die Höhe der Abgabekammer 2B, welche durch das Schalldämpfungsteil 40 auf der Seite der Seitenwand 2C geschlossen ist, höher als die Höhe auf der Seite der Seitenwand 2D. Das Schalldämpfungsteil 40 dient als Wandteil der vorliegenden Erfindung.
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Das Schalldämpfungsteil 40 ist in Form eines plattenartigen Laminatbauteils ausgebildet, welches in seiner Form einem Teil einer Eierschale ähnelt und in Richtung hinzu der Trennwand 2E in die Abgabekammer 2B zurückweicht. Die Schalenform des Schalldämpfungsteils 40 erhöht die Festigkeit des Schalldämpfungsteils 40 gegen die Kraft, welche von der Pulsation der Luft oder ähnlichem von der Abgabekammer 2B ausgeht. Das plattenartige Bauteil, welches das Schalldämpfungsteil 40 ausbildet, ist aus einem vibrationsdämpfenden Material ausgebildet. Als vibrationsdämpfendes Material kann für das schalldämpfende Bauteil 40 ein Dämpfungsmaterial von beschränkendem (schallschluckendem) Typ wie zum Beispiel eine dämpfende Stahlplatte, welche mit einer Harzschicht laminiert worden ist, oder ein laminiertes Material von einem geklebten Typ oder ein Dämpfungsmaterial von einem nicht beschänkendem Typ wie zum Beispiel eine Metallplatte, auf welcher ein Harz durch Kleben, Beschichten oder Aufsprühen aufgebracht ist oder eine dämpfende Legierung, welche vibrationsabsorbierende Eigenschaften hat, verwendet werden. Als vibrationsabsorbierende Legierung kann ein Dämpfungslegierung aus Verbundmaterial wie zum Beispiel gegossenes Eisen mit Graphitflocken oder eine dämpfende Legierung ferromagnetischen Typs, welche Innenreibung verwendet, wie beispielsweise die geräuschlose Legierung (Fe-Cr-Al) oder auch eine Verschiebungstypdämpfungslegierung wie beispielsweise eine Magnesiumlegierung oder eine Twinningdeformationstypdämpfungslegierung wie beispielsweise Mn-Cu-Legierung verwendet werden. Das vibrationsdämpfende Material sollte die Eigenschaft eines Verlustfaktors (η) von 0,01 oder mehr haben.
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Ein wassergekühlter Interkühlkern (Ladeluftkühler-Kern) 50 ist in der Abgabekammer 2B zwischen der Abgabeöffnung 2F und dem Kommunikationsloch 2G angeordnet. Der Interkühlkern 50 beinhaltet Kühlröhren, in welchen Kühlwasser fließt und Finnen, welche auf den Kühlröhren angebracht sind. Die Finnen sind so angeordnet, dass sie in die Fluidflussregion hervorstehen, welche zwischen jeweils zwei nebeneinander liegenden Röhren gebildet ist, und dabei die Fluidflussregion in eine große Anzahl von Fluidpassagen 51 auftrennen. Die Finnen erhöhen die Wärmetransferfläche zwischen dem Fluid, welches durch die Fluidpassagen 51 fließt, und den Kühlröhren und verbessern dadurch die Wärmetransfereffizienz. Der Interkühlkern 50 dient als Schalldämpfungs- und Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
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Der Interkühlkern 50 erstreckt sich parallel zu der Trennwand 2E zwischen dem Schalldämpfungsteil 40 und der Trennwand 2E und trennt die Abgabekammer 2B in zwei Räume, nämlich den Raum auf der Seite der Trennwand 2E und den Raum auf der Seite des Schalldämpfungsteils 40. Daher fließt die Luft, welche durch das Kommunikationsloch 2D in die Abgabekammer 2B abgegeben wird, durch den Interkühlkern 50 und wird durch die Abgabeöffnung 2F an die Außenseite des Kompressors 101 abgegeben. Jede Fluidpassage 51 in dem Interkühlkern 50 erstreckt sich rechtwinklig zu der Trennwand 2E und parallel zu der Erstreckungsrichtung des Kommunikationsloches 2G.
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Eine Zerstreuungswand 2D1 erstreckt sich in die Abgabekammer 2B auf der dem Interkühlkern 50 nachgeschalteten Seite zwischen dem Schalldämpfungsteil 40 und dem Interkühlkern 50. Die Zerstreuungswand 2D1 erstreckt sich in die Abgabekammer 2B von der Seitenwand 2D des Kompressorgehäuses 2. Das heißt, die Zerstreuungswand 2D1 ist einstückig ausgebildet mit der Seitenwand 2D. Daher ist die Festigkeit der Zerstreuungswand 2D1 hoch. Weiterhin ist die Zerstreuungswand 2D in einem Abstand von dem Interkühlkern 50 angeordnet und erstreckt sich parallel zu diesem, sodass eine kleine Lücke/Spalte G zwischen beiden besteht.
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Mit Bezug auf 2 ist die Zerstreuungswand 2D so ausgebildet, dass sie einen Teil des Interkühlkerns 50 abdeckt. Bei Betrachtung entlang der Pfeilrichtung D von 1, entlang der das Kommunikationsloch 2G und die Fluidpassagen 51 in dem Interkühlkern 50 erstrecken, liegt die Zerstreuungswand 2D einer Öffnung 2G1 des Kommunikationsloches 2G auf der Seite der Abgabekammer 2B gegenüber, bedeckt zumindest die Öffnung 2G1 und erstreckt sich rechtwinklig zu der Pfeilrichtung D. In dem Fall, dass die Erstreckungsrichtung des Kommunikationsloches 2G sich von der der Fluidpassagen 51 unterscheidet, sollte die Zerstreuungswand 2D1 so ausgebildet sein, dass sie der Öffnung der Fluidpassagen 51 auf der Seite, welche der Öffnung der Fluidpassagen 51 gegenüberliegt und der Öffnung 2B1 des Kommunikationsloches 2G nächstgelegen ist. Bei Betrachtung entlang der Fluidpassagen 51 kann die Zerstreuungswand 2D zumindest die gesamte Öffnung der Fluidpassagen 51 bedecken und sich entlang einem rechten Winkel der Erstreckungsrichtung der Fluidpassagen 51 erstrecken.
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Im folgenden Absatz wird der Betrieb des Kompressors 51 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 1 gezeigt, wird der Rotor 32 durch den Hauptrotationsschaft 4 zum Rotieren angetrieben, wenn der Stator 33 des elektrischen Motors 30a mit Wechselstrom bestromt wird. Demgemäß wird der angetriebene Rotationsschaft, welcher nicht in der Zeichnung dargestellt ist, durch den Getriebemechanismus 2A und die beiden Rotoren 2A des Kompressionsmechanismus 10A, welche in jeweils einander entgegengesetzten Richtungen rotieren, zur Rotation angetrieben.
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Durch die Rotation der beiden Rotoren 1 wird Luft von außerhalb des Kompressors 1 in die Rotorkammer 2A des Kompressorgehäuses 2 eingesaugt und in den beiden Kompressionsräumen 1A, welche durch die beiden Rotoren 1 gebildet werden, eingeschlossen. Die Luft in den Kompressionsräumen 1C konvergiert an einer Position welche dem Kommunikationsloch 2G nächstgelegen ist. Die Luft wird durch die Flügel 1A der beiden Rotoren 1 komprimiert und durch das Kommunikationsloch 2G in die Abgabekammer 2D abgegeben. Wenn die beiden Kompressionsräume 1C konvergieren und in Kommunikation mit dem Kommunikationsloch 2G treten, entsteht eine Pulsation in der komprimierten Luft, welche durch das Kommunikationsloch 2G abgegeben wird.
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Die abgegebene und mit der Pulsation versehene Luft wird hauptsächlich in der Pfeilrichtung D entlang der Erstreckungsrichtung des Kommunikationsloches 2G geleitet und ändert dann die Flussrichtung durch Aufprallen gegen die Zerstreuungswand 2D1, nachdem sie durch den Interkühlkern 50 geströmt ist. Jedoch ist die Lücke G zwischen der Zerstreuungswand 2D1 und dem Interkühlkern 50 klein, so dass die Luft, welche durch den Interkühlkern 50 geströmt ist, nicht glatt durch die Lücke G strömen kann. Daher ist der Luftdruck zwischen dem Interkühlkern 50 und der Zerstreuungswand 2D1 der Luftdruck zwischen dem Interkühlkern 50 und dem Kommunikationsloch 2G und der Luftdruck in einem Teil der Fluidpassagen 51 des Interkühlkerns 50 neben der Zerstreuungswand 2D1 und dem Kommunikationsloch 2G größer als der Luftdruck in einem anderen Teil der Fluidpassagen 51. Dies führt dazu, dass die Luft, welche von dem Kommunikationsloch 2G abgegeben wird, tendenziell in eine Region zwischen dem Interkühlkern 50 und der Trennwand 2E fließt, wo der Druck relativ gering ist, und dann in den Interkühlkern 50. In dem Interkühlkern 50 ist der Luftdruck in den Fluidpassagen 51 am höchsten zwischen der Zerstreuungswand 2D1 und dem Kommunikationsloch 2G, und der Druck nimmt allmählich ab mit größer werdender Distanz von der Zerstreuungswand 2D1 und dem Kommunikationsloch 2G, so dass die abgegebene Luft von dem Kommunikationsloch 2G zerstreut über eine Region von dem Kommunikationsloch 2G zwischen dem Interkühlkern 50 und der Trennwand 2E geleitet wird.
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Daher erhöht sich der Anteil der Luft, welcher zu der Seitenwand 2C und den Seitenwänden 2H, 21 fließt, welche neben der Seitenwand 2E liegen und wo der Druck relativ gering ist, und dann weiter zu dem Interkühlkern 50 fließt, was dazu führt, dass die Luft, welche durch das Kommunikationsloch 2G abgegeben wird, in zerstreuter Weise über den gesamten Interkühlkern 50 fließt. Das heißt, die Zerstreuungswand 2D1, welche eine Hochdruckregion auf der dem Interkühlkern 50 vorgeschalteten Seite formt, trägt dazu bei, die von dem Kommunikationsloch 2G abgegebene Luft zu zerstreuen, um so einen gleichmäßigen Luftfluss zu erzeugen oder den Luftfluss gleichzurichten, was es ermöglicht, dass die abgegebene Luft in dem Interkühlkern 50 mit einer verringerten Geschwindigkeit fließt.
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Somit strömt die abgegebene Luft mit einer niedrigen Geschwindigkeit in den Interkühlkern 50 und breitet sich über den gesamten Interkühlkern 50 aus. Daher wird die abgegebene Luft durch effektiven Wärmetransfer mit dem Kühlwasser, welches in den Interkühlkern 50 fließt, gekühlt. Weiterhin werden die Druckfluktuation und die Abgabepulsation der abgegebenen Luft reduziert durch ein Gleichrichten des Luftstroms in einem Prozess, in welchem die abgegebene Luft in einer Mehrzahl von Fluidpassagen 51 separat durch den Interkühlkern 50 geleitet wird. Wie oben beschrieben wird die abgegebene Luft von dem Kommunikationsloch G mit reduzierter Flussgeschwindigkeit und gleichgerichtetem Fluss/Strom durch den gesamten Interkühlkern 50 geleitet. Daher wird die abgegebene Luft effektiv gekühlt und die Abgabepulsation wird reduziert. Die Lücke G zwischen dem Interkühlkern 50 und der Zerstreuungswand 2D1 kann so dimensioniert sein, dass der Druck der abgegebenen Luft zwischen der Zerstreuungswand 2D1 und dem Kommunikationsloch 2G erhöht ist und die abgegebene Luft in dem gesamten Interkühlkern 50 zerstreut wird. In einem Fall, dass keine Lücke G zwischen dem Interkühlkern 50 und der Zerstreuungswand 2D1 besteht, strömt teilweise keine Luft in diese Fluidpassagen 51 des Interkühlkerns 50, welche der Zerstreuungswand 2D1 gegenüber angeordnet sind, so dass ein Verwendungsverlust des Interkühlkerns 50 entsteht. Auf der anderen Seite, diffundiert die Luft, welche abgegeben wird und durch den Interkühlkern 50 geleitet wird, wenn die Breite der Lücke G zu groß ist, bevor sie auf die Zerstreuungswand 2D1 aufprallt und der Druck der abgegebenen Luft ist verringert in der Region zwischen der Zerstreuungswand 2D1 und dem Kommunikationsloch 2G. Daher tendiert die durch das Kommunikationsloch 2G abgegebene Luft dazu, konzentriert in die Fluidpassagen 51, welche dem Kommunikationsloch 2G gegenüberliegen, und die Fluidpassagen 51, welche neben dem Kommunikationsloch 2G liegen, zu strömen, ohne dass sie zerstreut oder gleichgerichtet wird. Das führt dazu, dass ein Verwendungsverlust des Interkühlkerns 50 entsteht.
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Weiterhin prallt die Luft, welche durch den Interkühlkern 50 geströmt ist und nun in Richtung des Schalldämpfungsteils 40 geleitet wird, gegen das Schalldämpfungsteil 40, um die Flussrichtung zu ändern, und wird durch die Abgabeöffnung 2F nach außerhalb der Abgabekammer 2B abgegeben. Dann absorbiert das Schalldämpfungsteil 40, welches aus einem vibrationsdämpfenden Material gefertigt ist, die Pulsation oder Vibration der aufprallenden Luft und reduziert den Schall der Luft aufgrund der Pulsation. In der Abgabekammer 2B ist die räumliche Distanz zwischen dem Schalldämpfungsteil 40 und der Trennwand 2E reduziert von der Seitenwand 2C zu der Seitenwand 2D, so dass der Frequenzbereich der Luft, welcher durch das Schalldämpfungsteil 40 absorbiert wird, breit ist. Weiterhin kann die Schalenform des Schalldämpfungsteils 40, welches die Festigkeit des Schalldämpfungsteils 40 erhöht, dessen Vibration verringern. Zusätzlich reduziert das Schalldämpfungsteil 40, welches aus einem Material gefertigt ist, welches vibrationsdämpfende Eigenschaften hat, die Abstrahlung der Vibration durch das Schalldämpfungsteil 40. Das heißt, die Pulsation der abgegebenen Luft wird in der Abgabekammer 20 reduziert durch den Interkühlkern 50 und das Schalldämpfungsteil 40 und die Luft wird zudem durch den Interkühlkern 50 gekühlt. Somit umfasst der Kompressor 1 gemäß der vorliegenden Erfindung den Kompressionsmechanismus 10A zum Ansaugen, Komprimieren und Abgeben von Luft und das Kompressorgehäuse 2, welches den Kompressionsmechanismus 10A beinhaltet. Das Kompressorgehäuse 2 beinhaltet in sich die Abgabekammer 2B, in welche die durch den Kompressionsmechanismus 10A komprimierte Luft abgegeben wird. Der Kompressor 101 beinhaltet weiterhin den Interkühlkern 50 und die Zerstreuungswand 2D1. Der Interkühlkern 50 ist in der Abgabekammer 2B ausgebildet und kühlt die Luft, welche in die Abgabekammer 2B abgegeben wird und reduziert die Druckfluktuation der Luft. Die Zerstreuungswand 2D1 ist in der Abgabekammer 2B ausgebildet und auf der dem Interkühlkern 50 von dem Kommunikationsloch 2G gegenüberliegenden Seite angeordnet und erstreckt sich von dem Kompressionsmechanismus 10A zu der Abgabekammer 2B. Das heißt, die Zerstreuungswand 2D1 ist auf der dem Interkühlkern 50 nachgeschalteten Seite angeordnet. Die Zerstreuungswand 2D1 ist dazu ausgebildet, einen Teil des Interkühlkerns 50 und zudem zumindest einen Teil des Kommunikationsloches 2G zu bedecken.
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Die Luft, welche von dem Kommunikationsloch 2G in die Abgabekammer abgegeben worden ist, strömt hauptsächlich durch den Interkühlkern 50 zu der Zerstreuungswand 2D1, welche dem Kommunikationsloch 2G zugewandt angeordnet ist, und prallt gegen die Zerstreuungswand 2D1. Der Druck in den Fluidpassagen 51 des Interkühlkerns 50 zwischen dem Kommunikationsloch 2G und der Zerstreuungswand 2D1 ist erhöht, sodass eine erhöhte Menge der Luft, welche durch das Kommunikationsloch 2G abgegeben wird, zu einer Region zwischen dem Interkühlkern 50 und der Zerstreuungswand 2E geleitet wird, wo der Druck relativ gering ist, und dann weiter in den Interkühlkern 50 geleitet wird. Daher fließt die abgegebene Luft über eine große Fläche in den Interkühlkern 50. Dadurch, dass es ermöglicht wird, dass die abgegebene Luft über eine große Fläche in den Interkühlkern 50 geleitet wird, kann die abgegebene Luft effektiv gekühlt werden und der Schall der abgegebenen Luft kann effektiv reduziert werden. Zusätzlich kann aufgrund des oben beschriebenen Verhaltens der abgegebenen Luft die räumliche Distanz zwischen dem Kommunikationsloch 2G und dem Interkühlkern 50 klein sein, was dazu beiträgt, den Kompressor 101 kleiner auszubilden.
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In dem Kompressor 101 ist die Zerstreuungswand 2D1 mit der Lücke G zwischen der Zerstreuungswand 2D1 und dem Interkühlkern 50 ausgebildet, wobei die Lücke G von so einer Weite ausgebildet ist, dass der Luftdruck in einem Teil des Interkühlkerns 50, welcher der Zerstreuungswand 2D1 gegenüberliegt, größer ist als der Luftdruck in einem anderen Teil des Interkühlkerns 50. Dann wird die abgegebene Luft durch die Fluidpassagen 51 des Interkühlkerns 50, welche der Zerstreuungswand 2D1 zugewandt angeordnet sind, von der Lücke G in die Abgabekammer 2B geleitet. Das heißt, die Fluidpassagen 51, welche der Zerstreuungswand 2D1 zugewandt sind, können dazu benutzt werden, die abgegebene Luft zu kühlen und die Vibration zu verringern. Weiterhin ist der Luftdruck in den Fluidpassagen 51 und in den nachfolgenden Regionen am höchsten in der Region, welche der Zerstreuungswand 2D1 gegenüberliegt oder zugewandt ist und nimmt allmählich ab mit einer größer werdenen Distanz von der Zerstreuungswand 2D1. Daher kann die abgegebene Luft effektiv zerstreut werden in einer Richtung, welche von dem Kommunikationsloch 2G abgewandt ist, bevor sie in den Interkühlkern 50 geleitet wird, so dass die Luft in den gesamten Interkühlkern 50 geleitet wird. In diesem Fall wird die Luft, welche durch die Fluidpassagen 51 des Interkühlkerns 50 geleitet wird, mit einer reduzierten Flussgeschwindigkeit geleitet. Daher kann die abgegebene Luft glatt durch die Fluidpassagen 51 strömen und der Druckverlust der abgegebenen Luft in dem Interkühlkern 50 kann reduziert werden. Sogar in dem Fall, dass die Menge des abgegebenen Flusses aufgrund einer Rotation des Kompressors 101 mit hoher Geschwindigkeit sehr groß ist, kann die Vibration der abgegebenen Luft reduziert werden, und die Temperatur der abgegebenen Luft kann reduziert werden aufgrund der effektiven vibrationsreduzierenden Funktion und Kühlfunktion des gesamten Interkühlkerns 50.
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In dem Kompressor 101 hat das Kompressorgehäuse 2 einen Wandteil, welcher die Abgabekammer 2B umfasst/umgibt. Der Wandteil hat das Schalldämpfungsteil 40, welcher aus einem vibrationsdämpfenden Material gefertigt ist und an einer Position, welche an der dem Kommunikationsloch 2G entgegengesetzten Seite des Interkühlkerns 50 angeordnet ist. Durch dieses Arrangement kann die Vibration der abgegebenen Luft, welche durch den Interkühlkern 50 strömt, durch das Schalldämpfungsteil 40 reduziert werden und der Lärm der abgegebenen Luft kann weiter reduziert werden. In dem Kompressor 101 ist die Zerstreuungswand 2D1 einstückig mit der Seitenwand 2D ausgebildet, welche die in dem Kompressorgehäuse 2 ausgebildete Abgabekammer 2B umfasst. Daher ist die Festigkeit der Zerstreuungswand 2D1 erhöht und die Schallentwicklung aufgrund der Vibration der Zerstreuungswand 2D1 selbst, welche entsteht, wenn die abgegebene Luft gegen die Zerstreuungswand 2D1 trifft, ist reduziert.
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Obwohl das Schalldämpfungsteil 40 des Kompressors 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Schalenform hat, kann das Schalldämpfungsteil 40 eine Halbröhrenform haben, welche in nur einer Richtung gekrümmt ist. Ein derartiges Schalldämpfungsteil 40 kann eine erhöhte Festigkeit haben, welche die Schallabstrahlung von dem Schalldämpfungsteil 40 reduziert. Alternativ kann das Schalldämpfungsteil 40 auch flach ausgebildet sein. Ein solches Schalldämpfungsteil 40 kann die Vibration der abgegebenen Luft durch das Verhalten der Materialeigenschaften reduzieren. Obwohl das Schalldämpfungsteil 40 des Kompressors 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein Bauteil ausgebildet ist, welches separat von dem Kompressorgehäuse 2 ist, kann das Schalldämpfungsteil 40 durch einen Wandteil, welcher mit dem Kompressorgehäuse 2 einstückig geformt ist und eine Schalenform hat, ersetzt werden. In diesem Fall kann das Schalldämpfungsteil 40 weggelassen werden und die erhöhte Festigkeit der Wand kann die Schallabstrahlung von der Wand reduzieren.
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Obwohl die Zerstreuungswand 2D1 des Kompressors 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einstückig mit dem Kompressorgehäuse 2 ausgebildet ist, kann die Zerstreuungswand 2D1 separat von dem Kompressorgehäuse 2 ausgebildet sein. Alternativ kann eine Zerstreuungswand, welche von dem gleichen Material als das Schalldämpfungsteil 40 gefertigt ist, einstückig mit dem Schalldämpfungsteil 40 ausgebildet sein. Die Zerstreuungswand selbst kann die Vibration der abgegebenen Luft, welche dadurch entsteht, dass die abgegebene Luft gegen die Zerstreuungswand prallt, reduzieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der wassergekühlte Interkühlkern 50, welcher in dem Kompressor 101 ausgebildet ist, durch einen luftgekühlten Interkühlkern ersetzt werden.
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Obwohl der Kompressor 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Lücke G zwischen dem Interkühlkern 50 und der Zerstreuungswand 2D1 aufweist, kann die Lücke G auch weggelassen werden. In diesem Fall können die Fluidpassagen 51 in dem Interkühlkern 50, welcher der Zerstreuungswand 2D1 gegenüberliegen, nicht effektiv genutzt werden. Jedoch kann ein Teil des Interkühlkerns 50, welcher nicht der Zerstreuungswand 2D1 gegenüberliegt, benutzt werden. In diesem Fall ist das Arrangement von dem Interkühlkern 50 und der Zerstreuungswand 2D1 wirkungsvoll für die Reduktion der Vibration, wobei der Teil des Interkühlkerns 50, welcher nicht der Zerstreuungswand gegenüberliegt, größer ist als der Teil, welcher der Zerstreuungswand 2D1 gegenüberliegt. Die Zerstreuungswand 2D1 des Kompressors 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist gegenüber dem Kommunikationsloch 2G durch die Fluidpassagen 51 in dem Interkühlkern 50 angeordnet und so angeordnet, dass die Zerstreuungswand das gesamte Kommunikationsloch 2G durch die Fluidpassagen 51 bedeckt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zerstreuungswand 2D1 so ausgebildet und angeordnet sein, dass sie zumindest einen Teil des Kommunikationsloches 2G bedeckt. In diesem Fall wird die abgegebene Luft zerstreut und über eine große Fläche des Interkühlkerns 50 geleitet, da ein Teil der abgegebenen Luft gegen die Zerstreuungswand 2D1 prallt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Kompressor 101 nicht auf einen Roots-Typ-Luftkompressor beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung kann auch auf Kompressoren jeglichen anderen Typs, wie beispielsweise Schraubenkompressoren oder einen Turbokompressor angewendet werden, welche eine Abgabepulsation erzeugen. Weiterhin ist der Kompressor 101 nicht auf einen Luftkompressor beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann zudem auf ein Aufladegebläse oder eine Vorrichtung zum Komprimieren von Fluid, wie beispielsweise von einem Kühlmittel oder ähnlichem, angewandt werden.
