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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenkompressor.
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Speziell
bezieht sie sich auf einen Kolbenkompressor mit einem verbesserten
Aufbau einer Ansaugkammer, der für
die Verwendung in einem Kühlmittelkreislauf
einer Klimaanlage für
Fahrzeuge geeignet ist.
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Im
allgemeinen wird bei einem Kolbenkompressor ein Gas von einer Ansaugkammer
in einen Mechanismus für
eine Hin- und Herbewegung mit einer Mehrzahl von Bohrungen und einer
Mehrzahl von Kolben eingeführt.
Das durch den Mechanismus der Hin- und Herbewegung komprimierte
Gas wird in eine Auslaßkammer
gebracht und dann von dort ausgegeben. Die Ansaugkammer und die
Auslaßkammer
sind normalerweise in einem Zylinderkopf gebildet.
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Beispielsweise
ist, wie in 4 gezeigt
ist, eine Auslaßkammer 101 in
einem radialen Mittelabschnitt eines Zylinderkopfes 102 gebildet.
Eine Ansaugkammer 103 ist um die Auslaßkammer 101 derart
gebildet, daß sie
sich in der Umfangsrichtung der Auslaßkammer 101 an einem
radialen Außenabschnitt
der Auslaß kammer 101 erstreckt.
Eine Trennwand 104 trennt die Ansaugkammer 103 von
der Auslaßkammer 101.
Eine Außenwand 105 definiert die
Ansaugkammer 103. Ein Gas wird in die Ansaugkammer 103 durch
eine Ansaugöffnung 106 eingebracht.
Das Gas wird von der Ansaugkammer 103 in Bohrungen 107 in
einem Zylinderblock (nicht gezeigt) gebracht. Das komprimierte Gas
innerhalb jeder Bohrung 107 wird in die Auslaßkammer 101 gebracht und
dann von der Auslaßkammer 101 über eine
Auslaßöffnung 108 ausgegeben.
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Die
Trennwand 104 weist eine Mehrzahl von konkaven Oberflächen 104a und
eine Mehrzahl von konvexen Oberflächen 104b auf ihrer
radialen Außenoberfläche auf.
Die konkaven Oberflächen 104a und
die konvexen Oberflächen 104b sind
derart abwechselnd angeordnet, daß eine kontinuierlich konvex/konkav-gekrümmte Oberfläche gebildet
ist. Die Außenwand 105 weist
an ihrer radialen Innenwand 105a eine Mehrzahl von Abschnitten 109 auf,
die zu den entsprechenden konkaven Oberflächen 104a der Trennwand 104 hin
vorstehen. Die vorstehenden Abschnitte 109 sind in der
Umfangsrichtung der Außenwand 105 mit
einem vorbestimmten Intervall angeordnet. Ein Schraubenloch 110 ist
in jedem vorstehenden Abschnitt 109 definiert. Anders als
bei den vorstehenden Abschnitten 109 ist die Dicke der
Außenwand 105 im
wesentlichen konstant.
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In
einem der Anmelderin intern bekannten Kompressor neigen die Ansaugströmungsbedingungen
des Gases in den Bohrungen 107 dazu, ungleichmäßig zu werden,
da sich die Ansaugkammer 103 in der Umfangsrichtung erstreckt
und das Gas in die Ansaugkammer 103 über die Ansaugöffnung 106 eingebracht
wird, die typischerweise eine einzelne Öffnung ist. Diese Bedingung
kann eine Abnahme der Kühlfähigkeit
aufgrund der Reduzierung der Volumeneffizienz des Ansauggases und
das Auftreten einer Vibration und von Geräuschen aufgrund des pulsierenden
Ansaugens verursachen. Wie in 4 gezeigt
ist, sind speziell zwei Spalten bzw. Zwischenräume, die unterschiedliche Breiten
L1 und L2 aufweisen, in der Ansaugkammer 103 gebildet.
Die Breite L1 ist zwischen der inneren Oberfläche 105a der Außenwand 105 und
der konvexen Oberfläche 104b der
Trennwand 104 gebildet.
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Die
Breite L1 ist größer als
die Breite L2, die zwischen der inneren Oberfläche des vorstehenden Abschnittes 109 der
Außenwand 105 und
der konvexen Oberfläche 104b der
Trennwand 104 gebildet ist. Daher wirkt ein Zwischenraum
mit einer Breite L2 als eine Drossel für das in der Ansaugkammer 103 strömende Gas.
Folglich kann, wie durch den Pfeil A in 4 gezeigt ist, eine Abreißströmung A bei
der Gasströmung
in der Ansaugkammer 103 erzeugt werden an einer Position,
die direkt stromabwärts des
Zwischenraumabschnittes mit der Breite L2 in der Richtung der Gasströmung liegt,
oder an einer Position der stromabwärtigen Seite des vorstehenden
Abschnittes 109. Eine solche Abreißströmung A kann den Druckverlust
in der Gasströmung
erhöhen und
kann die Ansaugeffizienz in jede Bohrung 107 verringern.
Weiterhin kann das Volumen des in die entsprechenden Bohrungen 107 gesaugten
Gases ungleichmäßig werden.
Als Ergebnis kann in einem Kühlsystem
die Kühlfähigkeit
verringert werden. Weiterhin kann die Abreißströmung A eine Ansaugpulsierung
erzeugen und kann Vibrationen und Geräusche innerhalb des Kompressors
erhöhen.
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Das
japanische Gebrauchsmuster JP 61-145 884 U oder die JP 7-139 463
A beschreiben einen Aufbau, bei dem eine Ansaugkammer oder ein Ansaugpfad
derart gebildet ist, daß eine
Auslaßkammer an
einem Mittelabschnitt der Auslaßkammer
gekreuzt wird, oder einen Aufbau, bei dem die Höhe eines schmalen Abschnittes
einer Ansaugkammer durch Erhöhen
einer Trennwand zwischen der Ansaugkammer und der Auslaßkammer
vergrößert wird.
Wenn jedoch eine Ansaugkammer derart gebildet wird, daß sie eine
Auslaßkammer
kreuzt, kann es notwendig werden, die Höhe der Auslaßkammer
in der axialen Richtung des Kompressors zu reduzieren oder die Höhe der Ansaugkammer
zu erhöhen.
Wenn der schmale Abschnitt der Ansaugkammer in der axialen Richtung
des Kompressors erhöht
ist, dann kann sich die axiale Länge
des gesamten Kompressors erhöhen
und es kann eine Verschlechterung der Brauchbarkeit für ein Montieren
des Kompressors in ein Fahrzeug verursacht werden. Weiterhin kann
sich sowohl bei dem einen als auch bei dem anderen Aufbau das Gewicht
des Kompressors zusammen mit dem Anstieg der axialen Länge erhöhen.
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Die
Trennwand in der JP61-145884 U ist kreisringförmig ausgebildet.
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Ein ähnlicher
Kompressor ist aus der
DE 3607518
A1 bekannt, der ebenfalls eine kreisringförmige Trennwand
aufweist.
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Aus
der US-A-3945765 ist ein Kompressor bekannt, der ebenfalls eine
Trennwand zwischen einer Ansaugkammer und einer Auslaßkammer
aufweist. Die Inneneoberfläche
der Außenwand
ist im Wesentlichen kreisringförmig
ausgebildet, wobei kreisabschnittsförmige Vorsprünge in regelmäßigen Intervallen
vorgesehen sind, in denen sich Schraubenbohrungen befinden. Die
Trennwand zwischen der Ansaugkammer und der Auslaßkammer
besitzt einen wellenförmigen
Verlauf. Die Druckschrift behandelt jedoch das Problem eine ausreichende Schmierung
sicherzustellen selbst wenn das Volumen des Kompressors verringert
wird.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolbenkompressor vorzusehen,
der eine gleichmäßigere Gasströmung in
einer Ansaugkammer erreichen kann.
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Die
Aufgabe wird durch den Kolbenkompressor des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der
Kompressor kann ein gleichmäßiges Volumen
des von der Ansaugkammer in die Bohrungen gesaugten Gases erzielen,
wodurch die Volumeneffizienz der Ansaugung erhöht wird, was die Betriebsfähigkeit
des Kompressors erhöht
und das Auftreten von Vibrationen und Geräuschen verringert.
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Weiterhin
kann der Kolbenkompressor die Gasströmung in der Ansaugkammer verbessern, ohne
die axiale Länge
des Kompressors zu erhöhen, wodurch
ein Kompressor mit einem verringerten Gewicht vorgesehen wird. Ein
Kolbenkompressor entsprechend der vorliegenden Erfindung ist hier
vorgesehen. Der Kolbenkompressor enthält eine Auslaßkammer,
die an einem radialen Mittelabschnitt des Kompressors vorgesehen
ist, eine Ansaugkammer, die sich in einer Umfangsrichtung der Auslaßkammer an
einem radialen Außenabschnitt
um die Auslaßkammer
herum erstreckt, und einen Hin- und Herbewegungsmechansimus zur
Komprimierung eines von der Ansaugkammer angesaugten Gases und zum Ausgeben
des komprimierten Gases in die Auslaßkammer. Der Kolbenkompressor
enthält
eine Trennwand, die die Ansaugkammer von der Auslaßkammer
trennt, und eine Außenwand,
die sich entlang der Ansaugkammer mit einem Zwischenraum relativ
zu der Trennwand erstreckt, zum Definieren der Ansaugkammer. Die
Außenwand
weist auf einer radialen Innenoberfläche der Außenwand eine Mehrzahl von Abschnitten
auf, die zu der Trennwand hin vorstehen. Die Mehrzahl von vorstehenden
Abschnitten sind in einem Intervall in einer Umfangsrichtung der Außenwand
angeordnet. Jeder der vorstehenden Abschnitte weist eine Bogenvorsprungsoberfläche, die
zu der Trennwand hin weist, und eine geneigte Oberfläche, die
zu der Trennwand hin weist und sich von jeder Seite der Bogenvorsprungsoberfläche zu der
radialen Innenoberfläche
der Außenwand
erstreckt, auf.
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Der
Kolbenkompressor kann als ein Kompressor mit geneigter Scheibe konstruiert
sein. Beispielsweise enthält
der Kolbenkompressor ein Mittelgehäuse mit einer darin vorgesehenen
Kurbelkammer und einen Zylinderblock mit einer Mehrzahl von Bohrungen
an einem hinteren Ende des Mittelgehäuses. Ein Vordergehäuse ist
an einem vorderen Endes des Mittelgehäuses zum Schließen der
Kurbelkammer vorgesehen. Eine Antriebswelle ist drehbar gelagert,
beispielsweise durch den Zylinderblock und das Vordergehäuse. Ein
Mechanismus einer geneigten Scheibe ist auf der Antriebswelle vorgesehen.
Eine Mehrzahl von Kolben sind entsprechend in der Mehrzahl von Bohrungen
vorgesehen und werden durch einen Betrieb des Mechanismus der geneigten Scheibe
hin und her bewegt. Ein Zylinderkopf ist mit einem hinteren Ende
des Zylinderblocks über
eine Ventilplatte verbunden. Der Zylinderkopf enthält die Trennwand,
die Außenwand,
die Mehrzahl von vorstehenden Abschnitten, die Bogenvorsprungsoberflächen und
die geneigten Oberflächen.
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Bei
dem Kolbenkompressor sind auf einer radialen Außenoberfläche der Trennwand eine Mehrzahl
von konvexen Oberflächen
und eine Mehrzahl von konkaven Oberflächen gebildet. Die konvexen Oberflächen und
die konkaven Oberflächen
sind in einer Umfangsrichtung der radialen Außenoberfläche der Trennwand derart abwechselnd
angeordnet, daß eine
gekrümmte
Oberfläche
gebildet ist. Jede der Bogenvorsprungsoberflächen weist zu einer entsprechenden
der konkaven Oberflächen,
und jede der geneigten Oberflächen
weist zu einer entsprechenden der konvexen Oberflächen.
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Es
ist ein abgeschrägter
Abschnitt auf einer radialen Außenoberfläche der
Außenwand
an einer einer Seite, bevorzugt jeder Seite, der Bogenvorsprungsoberfläche entsprechenden
Position durch Verringern der Dicke der Außenwand gebildet. Der abgeschrägte Abschnitt
ist als gekrümmte
Oberfläche
gebildet.
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Bei
dem Kolbenkompressor entsprechend der vorliegenden Erfindung ist
der Seitenabschnitt angrenzend an den Bogenvorsprungsabschnitt durch den
Abschnitt, der die geneigte Oberfläche bildet, derart geändert, daß keine
Abreißströmung in
der Ansaugkammer erzeugt wird. Daher kann der Druckverlust aufgrund
einer solchen Abreißströmung reduziert
werden, und das Gas kann gleichförmig
in der Ansaugkammer strömen.
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Das
Volumen des in die Bohrungen gesaugten Gases kann gleich sein, und
die Ansaugeffizienz kann erhöht
sein. Weiterhin kann die Gleichmäßigkeit der
Gasströmung
ein Pulsieren der Ansaugung verringern, wodurch das Erzeugen von
Vibrationen und Geräuschen
verhindert wird. Solche Vorteile können durch den Aufbau der radialen
Innenoberfläche
der Außenwand
ohne Erhöhen
der axialen Länge
des Kompressors erreicht werden. Daher kann die Betriebsfähigkeit
des Kompressors erhöht
werden. Weiterhin können
das Gewicht und die Größe reduziert werden.
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Infolge
der abgeschrägten
Abschnitte an der äußeren Oberfläche der
Außenwand
kann das Gewicht des Kompressors weiter reduziert werden, ohne die
gleichmäßige Gasströmung in
der Ansaugkammer zu beeinflussen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den Figuren.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug zu den beigefügten Figuren beschrieben, wobei
dies bloß beispielhaft
ist, und nicht beabsichtigt ist, die vorliegende Erfindung zu beschränken.
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1 ist
eine senkrechte Schnittansicht des Kolbenkompressors entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Querschnittsansicht eines Zylinderkopfes des Kolbenkompressors,
der in 1 gezeigt ist.
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3 ist
eine Querschnittsansicht des Zylinderkopfes, der in 2 gezeigt
ist.
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4 ist
eine Querschnittsansicht eines Zylinderkopfes eines der Anmelderin
bekannten Kolbenkompressors.
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In 1–3 ist
ein Kolbenkompressor entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gezeigt. In 1 weist der Kolbenkompressor
ein Mittelgehäuse 1 auf,
das eine Kurbelkammer 2 bildet. Der Rückseitenabschnitt des Mittelgehäuses 1 ist
als ein Zylinderblock 1b mit einer Mehrzahl von Bohrungen 1a gebildet.
Die Bohrungen 1a sind in der Umfangsrichtung des Zylinderblocks 1b angeordnet,
wie in 2 gezeigt ist. Ein Vordergehäuse 3 ist an dem vorderen
Ende des Mittelgehäuses 1 vorgesehen.
Das Vordergehäuse 3 schließt die Kurbelkammer 2 ein.
Die Antriebswelle 8 ist drehbar durch den Zylinderblock 1b und
das Vordergehäuse 3 über Radiallager 9a und 9b gelagert.
Ein Axialdichtmechanismus 11 ist in einem Zylinderabschnitt 3a des
Vordergehäuses 3 vorgesehen.
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Kolben 16 sind
gleitbar in jeder Bohrung 1a des Zylinderblocks 1b eingeführt. Jeder
Kolben 16 ist mit einer Kolbenstange 16a über eine
Kugelverbindung verbunden. Jede Kolbenstange 16a ist über eine
andere Kugelverbindung mit einem Mechanismus 20 einer geneigten
Scheibe verbunden. Diese Elemente bilden einen Hin- und Herbewegungsmechanismus
zur Komprimierung eines in die Bohrungen 1a gesaugten Gases
durch die Hubkolben 16.
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Bezugnehmend
auf den Mechanismus 20 der geneigten Scheibe ist ein Rotor 12 an
der Antriebswelle 8 in der Kurbelkammer 2 befestigt.
Der Rotor 12 dreht sich synchron mit der Drehung der Antriebswelle 8.
Die geneigte Scheibe 14 ist auf der Antriebswelle 8 gelagert.
Ein Arm 17 mit einem Gelenkmechanismus ist an der vorderen
Oberfläche
der geneigten Scheibe bzw. Platte 14 vorgesehen. Ein Tragarm 19 ist
an der hinteren Seite des Rotors 12 vorgesehen. Der Tragarm 19 bildet
zusammen mit dem Arm 17 den Gelenkmechanismus. Durch Einführen eines
Führungszapfens 18 auf
dem Tragarm 19 in einen Schlitz 17a, der in dem
Arm 17 gebildet ist, ist die Neigungsbewegung der geneigten
Scheibe 14 beschränkt,
wenn sich die geneigte Scheibe 14 synchron mit der Drehung
der Antriebswelle 8 dreht. Eine Taumelscheibe 15 ist
auf der hinteren Seite der geneigten Platte 14 vorgesehen.
Die Drehung der Taumelscheibe 15 ist durch einen Drehverhinderungsmechanismus 13 beschränkt. Jede
Kolbenstange 16a ist mit der hinteren Seite der Taumelscheibe 15 verbunden.
Die Kolbenstangen 16a und die Kolben 16 werden
durch die Taumelbewegung der Taumelscheibe 15, die durch
die Drehung der geneigten Platte 14 verursacht wird, hin
und her bewegt.
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Ein
Zylinderkopf 5 ist mit der hinteren Seite des Zylinderblocks 1b über eine
Ventilplatte 4 verbunden. Eine Auslaßkammer 6 ist in dem
Zylinderkopf 5 an einem radialen Mittelabschnitt des Kompressors
gebildet. Eine Ansaugkammer 7 ist um die Auslaßkammer 6 herum
gebildet und erstreckt sich in der Umfangsrichtung der Auslaßkammer 6 an
einem radialen Außenabschnitt
der Auslaßkammer 6.
Ein zu komprimierendes Gas, wie zum Beispiel ein Kühlmittelgas,
wird in die Ansaugkammer 7 über eine Ansaugöffnung 7a eingesaugt.
Das Gas wird dann von der Ansaugkammer 7 in die Bohrungen 1a durch
die Bewegung der Kolben 16 gesaugt und wird in den Bohrungen 1a komprimiert.
Das komprimierte Gas wird von den Bohrungen 1a in die Auslaßkammer 6 ausgegeben
und wird über
eine Auslaßöffnung 6a ausgegeben.
Während
des Kompressorbetriebes wird der Neigungswinkel der geneigten Scheibe 14 durch
einen Einstellmechanismus in Reaktion auf einen Druckunterschied
zwischen dem Druck der Kurbelkammer 2 und dem Druck in
der Ansaugkammer 7 gesteuert (nicht gezeigt).
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Wie
in 2 dargestellt ist, trennt in dem Zylinderkopf 5 eine
Trennwand 31 die Ansaugkammer 7 von der Auslaßkammer 6.
Eine Außenwand 41 erstreckt
sich entlang der Ansaugkammer 7 in der Umfangsrichtung
mit einem Zwischenraum bzw. einem Spalt relativ zu der Trennwand 31 zum
Definieren der Ansaugkammer 7.
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Eine
Mehrzahl von konkaven Oberflächen 31a und
eine Mehrzahl von konvexen Oberflächen 31b sind an der
radialen Außenoberfläche der
Trennwand 31 gebildet. Die konkaven Oberflächen 31a und
die konvexen Oberflächen 31b sind
in der Umfangsrichtung der radialen Außenoberfläche der Trennwand 31 derart
abwechselnd angeordnet, daß sie
eine gekrümmte
Oberfläche
bilden.
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Die
Außenwand 41 weist
eine Mehrzahl von vorstehenden Abschnitten 43 auf einer
radialen Innenoberfläche 41a auf.
Die vorstehenden Abschnitte 43 sind in einer Umfangsrichtung
mit einem vorbestimmten Intervall angeordnet. Jeder vorstehende Abschnitt 43 steht
zu der Trennwand 31 hin vor. Jeder vorstehende Abschnitt 43 weist
eine Bogenvorsprungsoberfläche 43a,
die zu der Trennwand 31 hin weist, und eine geneigte Oberfläche 43b auf,
die zu der Trennwand 31 hin weist und die sich von jeder Seite
der Bogenvorsprungsoberfläche 43a zu
der radialen Innenoberfläche 41a der
Außenwand 41 erstreckt.
Jede Bogenvorsprungsoberfläche 43a weist zu
einer entsprechenden konkaven Oberfläche 31a der Trennwand 31 hin,
und jede geneigte Oberfläche 43b weist
zu dem Seitenabschnitt einer entsprechenden konvexen Oberfläche 31b der
Trennwand 31 hin. Ein Schraubenloch 6b ist in
jedem der vorstehenden Abschnitte 43 vorgesehen, wobei
in das Schraubenloch 6b eine Schraube 10 zum Befestigen
des Zylinderkopfes 5 über
die Ventilplatte 4 an dem Zylinderblock 1b eingeführt ist,
wie in 1 gezeigt ist.
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Weiter
ist, wie in 3 gezeigt ist, ein abgeschrägter bzw.
abgerundeter Abschnitt 45 gebildet durch Verringern der
Dicke des Außenwand 41 an der
radialen Außenoberfläche der
Außenwand 41 an einer
Position, die jeder Seite der Bogenvorsprungsoberfläche 43a entspricht.
Der abgeschrägte
Abschnitt 45 ist eine gekrümmte Oberfläche. Der Abschnitt zwischen
benachbarten abgeschrägten
Abschnitten 45, der an einer Position entsprechend der Bogenvorsprungsoberfläche 43a angeordnet
ist, ist als eine gekrümmte
Bogenvorsprungsoberfläche 43c gebildet,
die nach außen
vorsteht. In 3 zeigt eine Strichpunktlinie
eine Ausbildung einer Außenwand eines
der Anmelderin bekannten Kompressors, wie zum Beispiel die in 4 gezeigte
Außenwand.
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Wie
in 2 und 3 gezeigt ist, ist jede geneigte
Oberfläche 43b der
Außenwand 41 derart gebildet,
daß keine
Abreißströmung erzeugt
wird. Daher kann in der Gasströmung,
die durch die gestrichelten Pfeile in 2 und 3 gezeigt
ist, eine solche Abreißströmung nicht
auftreten. Das Gas strömt
gleichmäßig in der
Ansaugkammer 7 entlang der inneren Oberfläche 41a der
Außenwand 41 und der äußeren Oberfläche der
Trennwand 31. Folglich kann der Druckverlust aufgrund der
Abreißströmung verringert
werden, und das Volumen des in die entsprechenden Bohrungen 1a eingesaugten
Gases kann gleichmäßig sein.
Weiterhin kann die Ansaugeffizienz in die Bohrungen 1a erhöht werden.
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Weiterhin
tritt ein Pulsieren nicht auf, wenn das Gas in die Ansaugkammer 7 strömt oder
wenn das Gas in die entsprechenden Bohrungen 1a gesaugt
wird. Daher können
Vibrationen und Geräusche
aufgrund der Pulsierung reduziert werden.
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Da
es nicht notwendig ist, die axiale Länge des Kompressors der vorliegenden
Erfindung zu erhöhen,
kann die Kompressorgröße verringert
werden, speziell in der axialen Richtung, verglichen mit dem Kompressor,
der in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung JP 61-145 884 U
oder der JP 7-139 463 A beschrieben ist. Weiterhin kann das Gewicht
des Kompressors durch die beschriebene Ausbildung in der axialen
Richtung reduziert werden.
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Da
die abgeschrägten
Abschnitte 45 an der äußeren Oberfläche der
Außenwand 41 vorgesehen sein
können,
kann weiterhin das Kompressorgewicht weiter reduziert werden.