JP2006262691A - 空冷式電動モータを有するコンプレッサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータ自体に加えて、存在し得る他のマシンのセットを冷却する複合構造を開示する。
【解決手段】空冷式電動モータ、特にコンプレッサ装置の中で使用される空冷式電動モータであって、モータ・ハウジング（１２）を有するモータ・ユニット（１１）を有し、モータ・ハウジング（１２）から駆動シャフト（１３）が伸びて、駆動シャフト（１３）が換気装置（１４）を駆動するように構成されている。換気装置（１４）は、第一の空気の流れ（１７）、及びこの第一の空気の流れ（１７）から切り離された他の少なくとも一つの第二の空気の流れ（１８）推進するために、径方向および／または軸方向に分割された少なくとも二つの部分（１５，１６）からなり、それによって、前記第一及び第二の空気の流れ（１７，１８）が、換気装置（１４）の流入側及び換気装置（１４）の流出側の双方で、切り離された状態で導かれるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空冷式電動モータを有するコンプレッサ装置に係り、更に、空冷式電動モータ、特にコンプレッサ装置の中で使用される空冷式電動モータに係る。この電動モータは、モータ・ハウジングを有するモータ・ユニットを有し、このモータ・ハウジングから駆動シャフトが突出しており、この駆動シャフトで、換気装置（ventilator）が駆動されるように構成されている。

電動モータ、３相電流で動く例えば同期式モータは、しばしば、自己換気式となるようにデザインされる。この目的にため、換気装置が駆動シャフトに取り付けられ、モータに冷却用空気を送る。この換気装置は、通常、半径流ファンを有しており、稀なケースでは、軸流ファンを有している。そのファンは、駆動シャフトの一端、電動モータのいわゆるＢサイドに取り付けられ、モータ・ハウジングに取り付けられた固定式の換気装置のカウル（cowl）の下で回転する。このカウルは、冷却用空気の流れを、最適な冷却効果を実現するように、モータ・ハウジングの軸方向の冷却リブの中へ導き、そのようにして、モータ・ハウジングが外側から冷却される。

多くの使用形態において、電動モータは。多数のマシンに加えて、そのコンプレッサ装置のための付属の換気装置を駆動しなければならない。それらの換気装置は、例えば、当該モータで駆動されるマシンのセットに、冷却用空気を送る。

図７に、従来技術に基づくコンプレッサ装置の第一の形態を示す図が、部分断面図で概略的に示されている。装置ハウジング２８’の内部において、モータ・ユニット１１’がベースフレーム３０’に取り付けられている、このモータ・ユニット１１’は、冷却の対象となるモータ・ハウジング１２’を有している。このモータ・ユニット１１’は更に、駆動シャフト１３’を有し、その上に、ベルトプーリ３１’が、安定して回転する状態で取り付けられている。このベルトプーリ３１’を用いて、ベルト３２'を介して、コンプレッサ要素２７’が駆動される。そのコンプレッサ要素２７’には、同様に、ベルトプーリ３３’を備えたシャフト３４’が設けられている。

ベルトプーリ３１’とは反対側の、モータ・ユニット１１’のサイドでは、モータ・ユニット１１’の端面にモータ・換気装置ユニットが取り付けられている。このモータ・換気装置ユニット４０’は、モータ・換気装置のカウル４１’、及び、その下に配置され駆動シャフト１３’に取り付けられたモータ・換気装置（図示せず）を有している。

駆動シャフト１３’の反対側の端部には、即ち、ベルトプーリ３１’が取り付けられているサイド（モータ・ユニットのＡサイド）には、換気装置３９’も配置されている。モータ・換気装置のカウル４１’の下のモータ・換気装置ユニット４０’は、冷たい周囲の空気を、第一のハウジングの開口３５’及び隣接する第一の流入側流路４２’を介して吸い込んで、それをモータ・ハウジング１２’（冷却される対象）に導くことができる。

換気装置３９’は、コンプレッサ装置の冷却のための空気の流れに加えて、コンプレッサ装置の内側から流出側流路３７’を介して、モータの冷却のための空気の流れからなる空気の流れを、外側に押し出す。コンプレッサ装置の冷却のための空気の流れは、装置ハウジングの中の第２の開口３６’を通って入り、第二のハウジングの開口３６’の中に組み込まれた熱交換器２５’の中に導かれ、そして、コンプレッサ装置の内側の第二の流入側流路４３’の中を通る。上記の二つの空気の流れは、それから、流出側流路３７’の中へ一緒に導かれ、そして、第三のハウジングの開口３８’から放出される。

第一の流入側流路４２’、第二の流入側流路４３’及び流出側流路３７’の断面の寸法、並びに、換気装置３９’及びモータ・換気装置ユニット４０’の寸法は、一方では、必要な冷却用空気の流れが熱交換器２５’に流れ、他方では、モータ・ユニットが、分割された冷たい周囲の空気で外側から冷却されるように設定される。モータ及びコンプレッサ装置の両者のための冷却用空気が、このように導かれるように、コンプレッサ装置のハウジング２８’は、上記の流路のための開口を除いて、実質的に閉じられていなければならない。

コンプレッサ要素が、従来と同様にモータ・ユニットにフランジを介して取り付けられるとき（例えば、コンプレッサ要素が、カップリングを介して直接的に駆動されるか、あるいは歯車列を介して駆動されるかのいずれかのとき）には、換気装置３９’の取り付けために、モータ・ユニットのＡサイドで、駆動シャフト１３’の自由端を使用することができない。このケースでは、例えば、コンプレッサ要素２７のシャフト３４’を、モータ・ユニット１１’とは反対側のサイドでそれがコンプレッサ要素２７’から突出するように配置することが可能であり、従って、換気装置３９’の取り付けのために使用することが可能である。しかしながら、このソリューションは、上記のシャフトが、耐圧性を有し且つ強くシールされた状態で (例えば、シャフト・シール・リング、フローティング・リング・シールなどで）、コンプレッサ要素の中でガイドされていることが必要になるので、複雑である。

図７に示されたソリューションでは、コンプレッサ装置のための冷却用空気は、その前に暖められることなく、熱交換器２５’の中に流れ込む。即ち、その温度は、周囲の温度と同一である。経験によれば、熱交換器２５’のコンタミネ−ションは、コンプレッサ装置のための冷却用空気が熱交換器２５’に入る流入側で、主として発生する。従って、コンプレッサ装置のための冷却用空気が、装置ハウジング２８’の外表面に取り付けられた熱交換器２５’の中を流れると言うこと、即ち、外側から内側に流れると言うことは、冷却用空気によりもたらされるコンタミナンツの検知を容易にし、従って、コンプレッサ装置の冷却能力が低下する前に、コンタミナンツを取り除くかれる可能性を増大させる。それは、熱交換器２５’にコンタミネ−ションが発生すると、コンプレッサの運転が制限されることになるからである。モータ・換気装置ユニット４０’は、先に述べたように、周囲と同じ温度の冷却用空気を、第一の流入側流路４２’を介して吸い込む。

この既知のソリューションの不利な点は、換気装置３９’が、コンプレッサ装置の冷却用空気のみではなく、モータの冷却用空気をも、統合された空気の流れとして、コンプレッサ装置の内側から、周囲に放出しなければならないことである。この目的でデザインされた換気装置３９’は、例えば、より大きい直径を有し、そのために、騒音の放出が大きいと言う不利がある。

そのような騒音のために、スクリュー式コンプレッサのための冷却用空気は、しばしば、第一の流入側流路４２’、第二の流入側流路４３’及び流出側流路３７’が、可能な限り長く且つ狭くなるように導かれ、そして、それらの流路は、コンプレッサ装置の内側から周囲への騒音の放出を減らすために、吸音材で覆われる。上記の流路の長く且つ狭い構造は、音響学的理由によれば望ましいが、同様に望ましいコンプレッサ装置のコンパクトな構造とは両立せず、更に、前記流路内の空気の流れの許容可能な差圧によっても制限される。それらの差圧は、当該換気装置の推進特性により制限される。

図７に示された形態の他の不利な点は、コンプレッサ装置の軸方向の寸法を制限するため、そして、それにもかかわらず、十分に長く且つ効果的な流出側流路３７’を実現するため、換気装置により推進される冷却用空気の流れを、例えば、上方に方向転換させなければならないことである。換気装置３９’の流出側で、上記の推進される空気は、既に、比較的高い運動量をもっており、そのため、空気は、高い方向性を備えた状態で流出される。このことは、方向の転換をより難しくする。その理由は、不利を回避するために、比較的大きな流路断面、及び、換気装置３９’と流出側流路３７’の屈曲点および／または装置ハウジング２８’との間に比較的大きな距離が、必要になるからである。

空気の流れは、換気装置３９’として半径流ファンを使用することによっても、その流出が既に実質的に半径方向及び円周方向なので、曲げることができる。しかしながら、半径流ファンは、その構造が複雑であるので、軸流ファンよりも価格が高い。更に、半径流ファンの使用は、ベルト３２’の交換を困難にする。なお、軸流ファンを使用する場合には、ベルト３２’を換気装置から問題なく取り外すことが可能である。

本発明の目的は、電動モータ自体に加えて、存在し得る他のマシンのセットを冷却するために、その中で二つの空気の流れが、特に単純で且つ信頼性の高いやり方で作り出される複合構造を開示することにある。

この目的は、請求項１により与えられる特徴を有する空冷式電動モータを有するコンプレッサ装置により、及び、請求項２０の特徴に基づく電動モータにより、実現される。更なる展開による利点は、従属請求項の中に示されている。

本発明の第一の中心的なアイデアは、以下の事実にある。即ち、本発明に基づく駆動シャフト上に配置される換気装置は、第一の空気の流れ、及び第一の空気の流れから切り離された他の少なくとも一つの第二の空気の流れを推進するために、少なくとも二つの、径方向および／または軸方向に分割された換気装置の部分を有しており、それによって、空気の流れが、空間的に分離された断面を通って、対応する換気装置の区分に入り、互いに混合されることなくまたは実質的に混合されることなく、これらの区分から送り出されるように構成されている。

本発明の他のアスペクトによれば、本発明のコンプレッサ装置は、本発明に基づく空冷式電動モータと、この電動モータのモータ・ユニットで駆動され、圧縮されたガス流体の使用を可能にするコンプレッサと、そのガス流体を直接的または間接的に冷却するための熱交換器と、を有し、前記空気の流れの少なくとも一つが、好ましくは、前記第二の空気の流れ（及びそれが適切である場合には更に他の空気の流れ）が、前記熱交換器に導かれるように構成されている。

本発明の他の中心的なアイデアは、以下の事実にある。即ち、本発明に基づく駆動シャフト上に配置される換気装置は、第一の空気の流れ、及び第一の空気の流れから切り離された他の少なくとも一つの第二の空気の流れを推進するために、少なくとも二つの、径方向および／または軸方向に分割された換気装置の部分を有しており、それによって、前記空気の流れが、当該換気装置の少なくとも流入側で、切り離された状態で導かれ、好ましくは、当該換気装置の流出側でも切り離された状態で導かれように構成されている。その結果として、換気装置の、少なくとも流入側に、好ましくは流出側にも、切り離された少なくとも二つの空気の流れのために、分離された流入断面及び流出断面がある。流入断面および／または流出断面を、互いに分離することは、好ましくは、半径方向に分離することにより実現される。

ここで、上記の“切り離された状態で導かれる”との表現は、コンプレッサ装置が、少なくとも、換気装置への入口の直前および／または換気装置からの出口の直後の部分で、二つの空気の流れを互いに少なくとも実質的に切り離された状態で保つことを意味している。

好ましくは、換気装置の前および／または後において分離状態で導くための流れの経路は、少なくとも、換気装置の軸方向の寸法に相当する長さを有し、好ましくは、この寸法の数倍の長さを有する。

本発明に基づくこの構造によって、単一の換気装置を備えた電動モータで、特に冷却の目的で、流入側及び流出側の双方において切り離された状態で導かれる二つの空気の流れを作り出すことが可能になる。これは、流入側で、例えば、温度、汚染物質の量、湿分、その他に関して互いに異なる空気の流れを取り入れることを可能にし、および／または、これらの流入する空気の流れを、冷却の要求条件が異なるマシンのセットに導くことを可能にする。そのような分割は、同時に、流出側でもまた行われ、その結果流出側でもまた、異なる冷却の要求条件を満足させることが可能になる。

同時に、単一の換気装置を構成するように統合することにより、極めてコンパクトな構造が作り出され、それと同時に、可動部品の数も少なくなる。好ましくは、このケースでは、モータ・ユニットは換気装置の下流に配置される。

この装置の優位性のある更なる発展形態では、換気装置の流出側から出る第一及び第二の空気の流れは、実質的に平行に導かれる。

特に好ましい実施形態において、換気装置の流出側での第一及び第二の空気の流れは、駆動シャフトに平行に導かれる。

この具体的形態において好ましい他の実施形態によれば、第一の空気の流れは、モータ・ハウジングの外側の沿って流れ、場合によっては適切な冷却リブを通って、モータ・ユニットを外側から冷却するように導かれる。

電動モータの冷却は、換気装置に導かれる第一の空気の流れの冷たければ冷たいほど、より効果的になる。この状況は、第一の空気の流れが最も低い周囲の温度で、可能ならば前もって暖められることなく、換気装置に送られるときに、最良になる。特に、このことは、電動モータを冷却するための空気の流れが、少なくとも、電動モータの上流に配置された当該コンプレッサ装置いずれのコンポーネントを冷却するためにも使用されることなく、導かれることを意味している。

この具体的形態において好ましい実施形態によれば、換気装置の内側部分は、半径流ファンとして構成される。

この具体的形態において好ましい他の実施形態によれば、換気装置の外側部分は、軸流ファンとして構成される。

本発明の他の好ましいアスペクトによれば、換気装置は、分離表面、好ましくは回転対称形の分離表面、特に回転表面として構成された分離表面を有し、それが空気の流れを分割するために使用される。このようにして、空気の流れは、換気装置の内側においても、互いに切り離された状態で保たれる。本発明は、もちろん、空気の流れを可能な限り完全に分離することを意図している。しかしながら、二つの空気の流れが、換気装置の内部でかなりの程度切り離された状態で保たれるように導くこともまた、本発明の意味において、適切であると考えられる。

換気装置の流入側で、空気の流れを可能な限り切り離された状態で保つように、電動モータに、あるいは、本発明に基づく電動モータが組み込まれたコンプレッサ装置の内側に、流入側において流路セパレータが設けられる。それは、例えば、特に円筒形の環状部材の形態であり、吸入により、その内側を、第一の空気の流れが通る。このケースでは、この吸入により、第二の空気の流れが、管状部材（あるいは、別個のガイド手段）の外側の領域を通って引き込まれる。

流出側でも、同様に、流路を分割することが可能である。その形態は、例えば、円筒状のまたは実質的に円筒状のジャケットの形態であり、特に、モータ・ハウジングを少なくとも部分的に取り囲み、好ましくは、固定式である（即ち換気装置と一緒に回転せず、または交互に並んでいない）。

他の好ましい実施形態によれば、換気装置の内部の分離表面の寸法は、流入側および／または流出側の流路セパレータ対応する半径に応じて、空気の流れが、互いに十分に分離した状態で導かれるように設定される。流入および／または流出側での流路セパレータの形状は、空気の流れが幾何学的且つ構造的に単純な流路を流れるので、分割した状態で導かれる空気の流れが、互いに十分に隔絶されることを可能にする。それは、例えば、軸方向の重複および／または従来の非接触シール手段（ギャップ、ラビリンスその他）または、一部のケースにおいてはまた、接触タイプのガスケット（発泡ゴム・ブランクスなど）を有するまたは有していない、円形の断面のチューブの使用により実現される。

他の可能な実施形態によれば、換気装置は、回転対称形（特に、渦の形成を減少させる、動かないチューブ）を備えた外周面との間で相互作用をすることができる。特に、もし、換気装置の外側部分が軸流ファンとして構成されている場合には、渦が羽根の先端で形成されるが、その渦は、そのようなチューブを使用することによって、減少する。その結果、効率が改善され、騒音の放出が抑えられる。このチューブを、換気装置の周囲に固定状態で取り付けることが可能であり、換気装置と共に回転することが可能である。あるいは、その代わりに、このチューブを、換気装置がその内側で回転するように、コンプレッサ装置の中に固定状態で取り付けることが可能であり、あるいは、これらの二つのソリューションの組み合わせも可能である。

本発明によれば、本発明に基づく換気装置を、モータ・ハウジングの、同時に歯車列または工作機械が駆動シャフトに取り付けられる側（モータのＡサイド）に取り付けることが可能になる。その場合には、特に、シャフトの端部は、換気装置を貫通して伸びる。しかしながら、好ましくは、本発明に基づく換気装置は、モータ・ハウジングの反対側のサイド（モータのＢサイド）に配置され、それによって、必要に応じて他のサイド（Ａサイド）で行われる歯車列ユニットの配置、または工作機械の接続などの邪魔にならないようにされる。

他の好ましい実施形態によれば、換気装置の内側部分は、円錐状表面または円錐を有し、その場合に、第一の空気の流れは、この円錐状表面と上記分離表面の間に導かれる。ここで、上記の円錐状表面または円錐は、半径流ファンのための内側のカバー・ディスクとして使用され、第一の空気の流れを、きるだけ損失が無く且つ流れに対して好ましいやり方で、また好ましくはモータ・ユニットの端面に沿って、導く。

換気装置の内部で第一の空気の流れを第二の空気の流れから分離するための分離表面は、その反対に、好ましくは、それが、少なくとも部分的に“モータの換気装置のカウル”としても使用されるようにデザインされる、それによって、その内部での効果的な空気の流れが、（半径流ファンとして構成された）換気装置の内側部分で作り出されることになる。“換気装置のカウル”として使用される上記の分離表面は、同時に、流出側で換気装置の内側部分から導かれた空気の流れの進路が、駆動シャフトに実質的に平行な方向に曲げられるように形成することが可能である。

流出側の流路セパレータ、または流出側の流路分割要素は、あるケースにおいては、分離表面の延長部分として、換気装置と共に回転しても良い。しかしながら、好ましくは、僅かなギャップまたは適切なシール手段を用いて固定され、その長さは、好ましくは、モータ・ユニットの長さの少なくとも４０％である。流出側の流路セパレータ、または流出側の流路分割要素は、このケースでは、換気装置の内側部分に導かれる空気の流れと、換気装置の外側部分に導かれる空気の流れとの混合を、少なくとも実質的に防止するようにデザインされる。

発明の他のアスペクトによれば、換気装置は、電動モータの駆動シャフトに、間にある捩り振動ダンパーを介して取り付けられる。この取り付けは、特に、形状フィッテングまたは強制フィッテングによって行うことができる。具体的な実施形態によれば、ゴムのスリーブが設けられ、これを介して、換気装置が、駆動シャフトに取り付けられる。このことは、換気装置がしばしば衝撃トルクに曝されるので、有益である。そのような衝撃トルクは、特にコンプレッサ装置が固定状態から始動されたときに発生し、スター・デルタ始動のケースでは、特に、スターからデルタへのスイッチングに一致する。好ましくないケースにおいては、そのような衝撃トルクは、換気装置の恒久的な破壊の原因となる。捩り振動ダンパーは、そのような衝撃トルクを弱めることができる。

本発明の他のアスペクトによれば、換気装置は、プラスチックの射出成形部品、またはアルミニウムのダイカスト部品、またはアルミニウムの冷鋳により作られた部品として構成される。もし、換気装置が、適切にも、アンダーカット領域がない場合には、射出成形、またはダイカスト、または冷鋳プロセスにより、スライダー無しで、即ち一対のモールドのみを用いて、製造することができる。しかしながら、もちろん、換気装置を他の適切な材料で作ることも可能である。

最後に、本発明において説明した、第一の空気の流れ及び少なくとも一つの他の空気の流れを作るために少なくとも二つに分割された換気装置の部分を有する換気装置、即ち、それぞれ対応する電動モータを備えていない換気装置もまた、独立して特許が請求されている。

“ガス流体の間接冷却”というフレーズはまた、油噴射コンプレッサにおける油の冷却を含むものとしても、理解されるべきである。実際に、出力が低いために、それが作り出す圧縮された空気のための補助的なクーラが無く、循環する油のためのクーラのみを有する油噴射スクリュー式コンプレッサがある。一般的に、油噴射スクリュー式コンプレッサで使用されるオイル・クーラは、補助的な圧縮空気クーラよりも多くの熱を放散し、もし、後者が存在する場合には、その理由のために、オイル・クーラは、一般的により大きい寸法を有する。

これに関する特別なアスペクトによれば、モータ・ユニット、換気装置及び熱交換器は、対応する空気の流れに関して、熱交換器が換気装置の上流側に配置されるように、互いに対して配置される。好ましくは、それに加えて、換気装置は、同様に、対応する空気の流れに関して、モータ・ユニットの上流側に配置される。

本発明に基づくコンプレッサ装置は、上記の好ましい実施形態において、比較的コンパクトな構造とすることが可能であり、即ち、モータ・ユニットの駆動シャフトの方向その寸法を、比較的短くすることが可能である。モータ・ユニットのＡサイドは、当該コンプレッサ装置の様々なコンポーネントを駆動するために、使用可能な状態で残される。ベルト・ドライブの場合には、ベルト及びベルトプーリの双方を容易に交換することが可能になる。

更に、モータ・ユニットを、新鮮空気で、即ち、当該コンプレッサ装置の他のコンポーネントによって既に暖められた周囲の空気を用いることなく、冷却することが可能である。この熱交換器はまた、好ましい装置によれば、前もった温められた周囲の空気を含まない分離された空気の流れにより冷却される。

特に好ましい実施形態によれば、熱交換器は、ここで、対応する空気の流れが流入するサイドで熱交換器がハウジングの外側から見える状態で残されるように、装置の外側のハウジングの中に組み込まれる。結果として、一方では、できるだけ冷たい周囲の空気が熱交換器に供給され、他方では、熱交換器のコンタミネ−ションが、外側からも容易に検知可能となり、それによって、適切な対策を取ることが可能になる。

他の好ましい実施形態によれば、流路が、本発明に基づくコンプレッサ装置で設けられる。特に少なくとも一つの流入側流路、好ましくは第二のまたは少なくとも一つの付加的な流入側流路、及び、流出側流路が、遮音性の装置ハウジングに取り囲まれたコンプレッサ装置の中へ及びその中からガス流体を導くために、設けられる。このケースでは、上記流路には、コンプレッサ装置から放出される音を減衰させるために、消音手段が、特に壁面上の吸音性コーティングが、設けられる
ここで、流入側流路、または流入側流路及び単数または複数の流出側流路を、それらがガス流体の実質的に連続する流路をコンプレッサ装置の内部に形成するように構成することができる。例えば、単数または複数の流入側流路を、装置ハウジングから換気装置へ伸ばすことができる。

しかしながら、流出側流路を、電動モータからハウジングの開口までの全体の流れの経路まで伸ばさないことが好ましい。その代わりに、ガス流体の自由な流れを、少なくともある特定の領域の中では可能にし、それによって、流体が、コンプレッサ装置の他のコンポーネントの周囲、例えばコンプレッサ要素自体の周囲にも、付加的に流れることが可能であるようにする。

次に、本発明、及びその付加的な特徴及び優位性について、添付図面を参照しながら、実施形態の例を用いて説明する。

図１に、本発明に基づくコンプレッサ装置の実施形態、および／または、本発明に基づく空冷式電動モータが組み込まれたコンプレッサ装置を説明するための概略的な断面図を示す。

ここに示されたコンプレッサ装置は、本発明に基づいて構成されており、先ず、モータ・ユニット１１を有し、このモータ・ユニットは、ベースフレーム３０に取り付けられ、冷却される対象となるモータ・ハウジング１２を有している。モータ・ユニット１１は、更に駆動シャフト１３を有し、この駆動シャフトは、モータ・ユニット１１を貫通して伸び、モータ・ユニット１１の両サイドから外に突出している。モータ・ハウジング１２の第一のサイド（Ａサイド）で、モータ・サイドのベルトプーリ３１が、安定して回転可能な状態で、駆動シャフト１３の上にフランジを介して装着されている。このベルトプーリ３１は、ベルト３２とともに、パワー・テイクオフ側のベルトプーリ３３を駆動するために使用される。このベルトプーリ３３は、コンプレッサ要素２７のシャフト３４に、安定して回転可能な状態で、接続されている。

モータ・ハウジング１２の反対側のサイドには、駆動シャフト１３上に、本発明に基づいて構成された換気装置１４が配置されている、この換気装置は、二つの換気装置部分、即ち、換気装置の内側部分１５及び換気装置の外側部分１６を有している。本発明によれば、先ず、換気装置１４は、少なくとも一つの第一の空気の流れ１７（ここでは、モータの冷却用空気の流れ）、及び第二の空気の流れ１８（ここでは、コンプレッサ装置の冷却用空気の流れとして働くように導かれる）を作り出す。

流入側の流路セパレータ２２は、第一の空気の流れ１７のための第一の流入側流路４２を、第二の空気の流れ１８のための第二の流入側流路４３から分離する。装置ハウジングの第一の開口３５を通って、モータの冷却用空気が、第一の流入側流路４２の中に、換気装置１４の換気装置の内側部分１５によって、吸い込まれる。この換気装置の内側部分１５は、半径流ファン１９を有している。この空気の流れは、モータ・ハウジング１２の換気装置の内側部分１５の中に導かれ、特に、モータの端面４５の上及びモータ・ユニットの冷却リブ４６に沿って導かれ、それによって、換気装置の内側部分１５から出た後、モータ・ユニット１１の駆動シャフト１３に対して実質的に平行に流れる。

モータ・ハウジング１２に沿った流れを、更に改善するため、流出側に、チューブの形態の流路セパレータ２３を設けることが好ましい。このチューブは、モータ・ハウジング１２に固定され（即ち、換気装置１４と一緒には回転しない）、その長さの少なくとも一部に渡って、好ましくはモータの基礎的構造の長さの少なくとも４０％に渡って、モータ・ハウジング１２の回りを取り囲む。この流出側の流路セパレータ２３は、それが、少なくともかなりの程度、モータの冷却用空気の流れと、流出側の流路セパレータ２３の外側の環境との間の混合を防止するように、構成されている。

本発明によれば、換気装置１４は更に、先にも述べたように、第二の空気の流れ１８をも、即ち換気装置の外側部分１６を通って、推進する。この第二の空気の流れ１８は、コンプレッサ装置の内側に、装置ハウジングの第２の開口３６に設けられた熱交換器２５を通って入り、その結果、熱交換器２５が冷却され、それと同時に、熱交換器２５の吸入側を、外側から見ることが可能であり、少なくとも、外側から容易にアクセス可能な状態で残される。

第二の流入側流路４３を通って、この第二の空気の流れ（ここでは、コンプレッサ装置の冷却用空気として使用される）は、最終的に換気装置１４に到達する。換気装置の外側部分１６は、ここでは軸流ファンとして構成され、空気の流れを、同様に、モータ・ユニット１１の駆動シャフト１３に対して実質的に平行な方向に推進する。それによって、第一の空気の流れ１７と第二の空気の流れ１８の双方が、換気装置に入るときも換気装置から出るときも、実質的に同じ方向に流れることになる。固定式の、回転対称形のチューブ２６は、軸流ファン２０を構成する換気装置の外側部分１６の周囲を取り囲むように配置される。

第二の流入側流路４３は、熱交換器２５に隣接していて、この実施形態では、第二の空気の流れ１８（コンプレッサ装置の冷却用空気の流れ）を導く。この第二の流入側流路は、モータ・ユニット１１の駆動シャフト１３に対して実質的に直交する方向に向いている。このことは、コンパクトな構造を実現するために有利である。同様に、この実施形態において、第二の空気の流れ１８を換気装置１４の方向に向けるために必要な第二の空気の流れ１８の屈曲を、装置ハウジング２８から比較的小さな距離で生じさせることができることは、有利である。それによって、一般的に、換気装置の外側部分１６の吸入側で必要となる軸方向のスペースが比較的小さくなる。

換気装置１４の流出側で、第二の空気の流れ１８は、コンプレッサ装置の内側を通って導かれ、そこで、第一の空気の流れ１７と混合され、流出側流路３７の中に入り、そこから、第三のハウジングの開口を通って放出される。この第三のハウジングの開口３８は、例えば、ベースフレーム３０と反対側に当る装置ハウジング２８の上側に配置することができる。このケースでは、流出側流路３７の支配的な方向を、モータ・ユニット１１の駆動シャフト１３に平行にすることができる。

第一の流入側流路４２、第二の流入側流路４３、及び流出側流路３７は、好ましくは、吸音材で覆われ、大幅な音の減衰を実現し、コンプレッサ装置の内側から周囲への騒音の放出を可能な限り抑えるように、幾何学的に構成される。第一の空気の流れ１７及び第二の空気の流れ１８の推進のために必要な差圧は、換気装置１４で作り出され、換気装置の内側部分１５及び換気装置の外側部分１６に、それぞれ作用する。

上記の装置且つ好ましい装置の中で、熱交換器２５は、換気装置１４の実質的に上方に配置される。

図２から５に、本発明に基づく換気装置の実施形態を示す。図２の断面図は、換気装置の内側部分１５と外側部分１６への分割を、明確に示している。換気装置を通る空気の流れ１７，１８は、分離表面２１によって、互いに分割される。この分離表面は、回転対称形の表面として構成され、流入側から流出側に向かって、特に連続的に減少する傾斜で、拡大している。

円錐状表面２４が、回転対称形の分離表面２１と同心状に、換気装置に設けられ、それによって、第一の空気の流れ１７が、円錐状表面２４の外側と分離表面２１の内側の間に導かれるように構成されている。円錐状表面の外側は、その直径が流入側から流出側に向かって増大するように構成されている。

円錐状表面２４と分離表面２１の間には、複数の第一の羽根４７（この具体的なケースでは、９枚の羽根）が有り、それらは、半径方向に空気を送り出す。しかしながら、分離表面２１及びそれに形成された出口部４８のために、この第一の空気の流れ１７を、半径流ファンにより推進されるにもかかわらず、換気装置１４の軸に対して実質的に平行な方向に送り出すことが可能である。

換気装置１４を駆動シャフト１３に取り付けることを可能にするように、換気装置１４は、軸方向の開口４９を有している。この開口は、その他に、円錐状の開口として、設けることも可能である。しかしながら、好ましい形態は、実質的に円筒形のベースボディ５０によって構成された軸方向の開口４９であって、この開口は、複数のリブ５１を介して、円錐を形成する円錐状表面２４に接続される。

換気装置の外側部分１６は、好ましくは軸流ファンとして働く。換気装置の外側部分１６は、分離表面２１の外側に第二の羽根５２を設けることにより形成される（この具体的なケースでは、６枚の羽根が設けられている）。

図６には、駆動シャフト１３に取り付けられた換気装置１４の断面の斜視図が示されている。駆動シャフト１３から換気装置１４へ伝達される可能性のある衝撃トルクを避けるため、駆動シャフト１３の上に、金属−ゴムのシースの捩り振動ダンパー５３が配置され、その上に、換気装置１４が取り付けられている。

本発明に基づく換気装置は、プラスチックの射出成形部品として構成することが可能である。そのようにすれば、従来のモータ・換気装置、従来のモータ・換気装置のカウル（cowl）、及び従来の換気装置の各製造コストの和と比較して、経済的である。

コンプレッサ装置の寸法を、既知のソリューションと比較して小さくすることが可能であり、それと同時に、冷却用空気の量及び差圧、並びに冷却用空気の流路のための音の減衰手段に関する他の同様な要求を満たすことも可能である。例えば図７に示されたソリューションとは反対に、このことは、排出空気のための縦方向の流路３７’が不要になり、より短い流出側流路３７により、特にモータ・ユニット１１の駆動シャフト１３に平行方向の流出側流路により、置き換えられると言うことによって可能になる。

換気装置１４が、モータ・ユニットのＢサイドに設けられ、空気をモータ・ハウジング１２の方向に送るので、コンプレッサ装置の冷却用空気を流出側流路３７に向けて屈曲させるためにその寸法を余分に拡大することなく、コンプレッサ装置の中に、十分な空間（room）がある。換気装置の外側部分１６が、空気を、その流入側で、その流れの方向に大きな影響を与えることなく吸い込むので、第二の空気の流れ１８（コンプレッサ装置のための冷却用空気）を、比較的浅く（即ち、駆動シャフトの方向に短い）、しかし広い第二の流入側流路４３の中に、許容可能な程度の圧力損失で、導くことができる。

図７の換気装置３９’とは反対に、換気装置の外側部分１６は、熱交換器２５を通って来る冷却用空気の流れのみを推進し、図７に示された従来の装置の場合のように付加的なモータの冷却用空気の流れを推進しない。その結果として、換気装置の外側部分１６を、より小さい寸法とすることが可能であり、これにより、他の何にもまして、換気装置１４から放出される騒音が減少する。

図１は、本発明に基づく空冷式電動モータを有するコンプレッサ装置の一つの実施形態を説明する概略的な断面図である。 図２は、図３の中のＩＩ−ＩＩ線に沿った換気装置の断面図である。 図３は、本発明に基づく換気装置の実施形態を示す平面図である。 図４は、図２に示された換気装置の斜視図である。 図５は、図２に示された換気装置の断面の斜視図である。 図６は、図２に示された換気装置の断面の斜視図であり、ここで、この換気装置は、捩り振動ダンパーを介して電動モータの駆動シャフトに接続されている。 図７は、従来技術に基づくコンプレッサ装置の第一の形態を示す図である。

符号の説明

１１，１１’・・・モータ・ユニット、１２，１２’・・・モータ・ハウジング、１３，１３’・・・駆動シャフト、１４・・・換気装置、１５・・・換気装置の内側部分、１６・・・換気装置の外側部分、１７・・・第一の空気の流れ、１８・・・第二の空気の流れ、１９・・・半径流ファン、２０・・・軸流ファン、２１・・・分離表面、２２・・・流入側の流路セパレータ、２３・・・流出側の流路セパレータ、２４・・・円錐状表面、２５，２５’・・・熱交換器、２６・・・（回転対称形の）チューブ、２７，２７’・・・コンプレッサ要素、２８，２８’・・・装置ハウジング、３０，３０’・・・ベースフレーム、３１，３１’・・・ベルトプーリ（モータ側）、３２，３２’・・・ベルト、３３，３３’・・・ベルトプーリ（コンプレッサ側）、３４，３４’・・・シャフト（コンプレッサ）、３５，３５’・・・（第一の）ハウジングの開口、３６，３６’・・・（第二の）ハウジングの開口、３７，３７’・・・流出側流路、３８，３８’・・・（第三の）ハウジングの開口、３９’・・・換気装置、４０’・・・モータ・換気装置ユニット、４１・・・モータ・換気装置のカウル、４２，４２’・・・（第一の）流入側流路、４３，４３’・・・（第二の）流入側流路、４５・・・端面（モータ)、４６・・・冷却リブ、４７・・・（第一の）羽根、４８・・・出口部、４９・・・軸方向の開口、５０・・・円筒形のベース．ボディ、５１・・・リブ、５２・・・（第二の）羽根、５３・・・捩り振動ダンパー。

Claims (28)

1. 圧縮されたガス流体を送り出すためのコンプレッサ装置であって、
   − ガス流体を直接的または間接的に冷却するための熱交換器（２５）と、モータ・ハウジング（１２）を有するモータ・ユニット（１１）有する空冷式電動モータと、有し、
   − 前記モータ・ハウジング（１２）からは、駆動シャフト（１３）が突出しており、この駆動シャフト（１３）は、換気装置（１４）を駆動するために使用され、
   − 前記換気装置（１４）は、第一の空気の流れ（１７）、及び第一の空気の流れ（１７）から切り離された他の少なくとも一つの空気の流れ（１８）を推進するために、少なくとも、径方向および／または軸方向に分割された部分（１５，１６）を有していること、
   − 前記第一及び第二の空気の流れ（１７，１８）は、空間的に分割された断面を通って、それぞれ対応する換気装置の部分（１５，１６）に入り、混合されることなくまたは実質的に混合されることなく、前記（換気装置の）部分から送り出されること、及び、
   − 前記第一及び第二の空気の流れ（１７，１８）の内の少なくとも一つが、好ましくは第二の空気の流れ（１８）が、及びあるケースにおいては付加的な空気の流れが、前記熱交換器（２５）の中に導入されること、
   を特徴とするコンプレッサ装置。
2. 下記特徴を有する請求項１に記載のコンプレッサ装置：
   前記第一の空気の流れ（１７）は、前記コンプレッサ装置の周囲から、前記換気装置の部分（１５）へ、流入側の流路セパレータ（２２）を通って、実質的に前もって暖められることなく、導かれる。
3. 下記特徴を有する請求項１または２に記載のコンプレッサ装置：
   前記第二の空気の流れ（１８）は、前記換気装置の部分（１６）へ、上流側に配置された前記熱交換器（２５）を通って導かれる。
4. 下記特徴を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
   前記第一及び第二の空気の流れ（１７，１８）は、前記換気装置（１４）の流出側でも、切り離された状態で導かれる。
5. 下記特徴を有する請求項１から４のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
   流出側の前記第一及び第二の空気の流れ（１７，１８）は、前記換気装置（１４）を出た後、実質的に平行に、特に同じ方向に、導かれる。
6. 下記特徴を有する請求項５に記載のコンプレッサ装置：
   前記換気装置（１４）の流出側での前記第一及び第二の空気の流れ（１７，１８）は、前記駆動シャフト（１３）に対して実質的に平行に導かれる。
7. 下記特徴を有する請求項１から６のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
   前記第一の空気の流れ（１７）は、前記モータ・ハウジング（１２）の外側を冷却するように導かれる。
8. 下記特徴を有する請求項１から７のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
   前記換気装置の内側部分（１５）は、半径流ファン（１９）として構成され、
   前記換気装置の外側部分（１６）は、軸流ファン（２０）として構成されている。
9. 下記特徴を有する請求項１から８のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
   前記換気装置（１４）は、好ましくは回転対称形の分離表面（２１）を有し、この分離表面は特に回転面として構成され、且つ、前記換気装置（１４）の内側の前記空気の流れ（１７，１８））を分離するために使用される。
10. 下記特徴を有する請求項１から９のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
    流出側の流路セパレータが、特に、前記モータ・ハウジング（１２）を少なくとも部分的に取り囲む実質的に円筒形のジャケットとして構成されている。
11. 下記特徴を有する請求項１から１０のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
    前記換気装置（１４）の前記分離表面（２１）は、流入側の流路セパレータ（２２）および／または流出側の流路セパレータ（２３）の半径に適合し、それによって、前記第一及び第二の空気の流れ（１７，１８）が、互いに十分な距離を隔てて分離されるように構成されている。
12. 下記特徴を有する請求項１から１１のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
    前記換気装置（１４）は、その周囲において回転対称形のチューブ（２６）との間で相互作用を行い、
    このチューブは、特に、固定式でありまたは前記換気装置とともに回転して、渦の形成を抑える。
13. 下記特徴を有する請求項１から１２のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
    前記駆動シャフト（１３）は、単一部品または幾つかの部分として作られ、且つ、両サイドで前記モータ・ハウジング（１２）から突出し、
    それによって、一方のサイドが、歯車列または工作機械に接続されるパワー出力シャフトとして構成され、その反対側のサイドに、前記換気装置（１４）が配置されるように構成されている。
14. 下記特徴を有する請求項１から１３のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
    前記換気装置の内側部分（１５）は、円錐状表面（２４）または円錐を有し、
    前記第一の空気の流れ（１７）は、この円錐状表面（２４）と前記分離表面（２１）の間に導かれる。
15. 下記特徴を有する請求項１から１４のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
    前記換気装置（１４）は、中間の捩り振動ダンパー（５３）を介して前記駆動シャフト（１３）に取り付けられている。
16. 下記特徴を有する請求項１から１５のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
    前記換気装置（１４）は、プラスチックの射出成形部品、アルミニウムのダイカスト部品、または冷鋳により作られたアルミニウムの部品として作られている。
17. 下記特徴を有する請求項１から１６のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
    前記熱交換器（２５）は、前記熱交換器（２５）が、前記対応する空気の流れ（１８）の流入側で外側から見える状態であるように、装置の外側のハウジング（２８）の中に組み込まれている。
18. 下記特徴を有する請求項１から１７のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
    流入側の流路セパレータ（２２）は、前記第一の空気の流れ（１７）が、前記環状部材の内側に吸い込まれるように、円筒形の環状部材として作られている。
19. 下記特徴を有する請求項１から１８のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置：
    複数の流路、特に少なくとも一つの流入側流路（４２）、好ましくは第二のまたは少なくとも一つの付加的な流入側流路（４３）、及び、流出側流路（３７）が、遮音性の装置ハウジングで取り囲まれた前記コンプレッサ装置の中へ及びその中から、前記ガス流体を導くために設けられ、
    それによって、前記複数の流路に、前記コンプレッサ装置からの音の放出を弱めるために、音の減衰手段、特に、それらの壁面上の音の減衰コーティングが設けられるように構成されている。
20. 空冷式電動モータ、特に請求項１から１９のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置の中で使用するための空冷式電動モータであって、
    駆動シャフト（１３）が突出するモータ・ハウジング（１２）を有するモータ・ユニット（１１）を有しており、
    前記駆動シャフト（１３）は、換気装置（１４）を駆動し、この換気装置（１４）は、第一の空気の流れ（１７）、及び前記第一の空気の流れ（１７）から切り離された他の少なくとも一つの第二の空気の流れ（１８）を推進するために、少なくとも二つの、径方向および／または軸方向に分割された部分（１５，１６）を有していること、
    前記第一及び第二の空気の流れ（１７，１８）は、空間的に分割された断面を通って、それぞれ対応する換気装置の部分（１５，１６）に入り、そして、混合されることなくまたは実質的に混合されることなく前記（換気装置の）部分から再び送り出されること、及び、
    前記第一及び第二の空気の流れ（１７，１８）は、少なくとも前記換気装置（１４）の流入側において、切り離された状態で導かれること、
    を特徴とする空冷式電動モータ。
21. 下記特徴を有する請求項２０に記載の空冷式電動モータ：
    前記第一及び第二の空気の流れ（１７，１８）は、前記換気装置（１４）の流出側でも、切り離された状態で導かれる。
22. 下記特徴を有する請求項２０または２１に記載の空冷式電動モータ：
    流出側の前記第一及び第二の空気の流れ（１７，１８）は、前記換気装置（１４）を出た後、実質的に平行に、特に同じ方向に導かれる。
23. 下記特徴を有する請求項２０から２２のいずれか１項に記載の空冷式電動モータ：
    前記第一の空気の流れ（１７）は、前記モータ・ハウジング（１２）の外側を冷却するように導かれる。
24. 下記特徴を有する請求項２０から２３のいずれか１項に記載の空冷式電動モータ：
    前記換気装置の内側部分（１５）は、半径流ファン（１９）として構成され、前記換気装置の外側部分（１６）は、軸流ファン（２０）として構成されている。
25. 下記特徴を有する請求項２０から２４のいずれか１項に記載の空冷式電動モータ：
    前記換気装置（１４）は、分離表面（２１）を有し、
    この分離表面は、好ましくは回転対称形、特に回転面として構成され、且つ、前記換気装置（１４）の内部での前記空気の流れ（１７，１８）の分離をもたらす。
26. 下記特徴を有する請求項２０から２５のいずれか１項に記載の空冷式電動モータ：
    前記駆動シャフト（１３）は、
    単一部品または幾つかの部品から作られ、且つ、両サイドで前記モータ・ハウジング（１２）から突出しており、
    それによって、一方のサイドが、歯車列または工作機械に接続されるパワー出力シャフトとして作られ、その反対側のサイドに、前記換気装置（１４）が配置されるように構成されている。
27. 下記特徴を有する請求項２０から２６のいずれか１項に記載の空冷式電動モータ：
    前記換気装置（１４）は、間にある捩り振動ダンパー（５３）を介して、前記駆動シャフト（１３）に取り付けられている。
28. 下記特徴を有する請求項２０から２７のいずれか１項に記載の空冷式電動モータ：
    前記換気装置（１４）は、プラスチックの射出成形部品、またはアルミニウムのダイカスト部品、または、冷鋳により作られたアルミニウムの部品として構成されている。

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