JP2017129152A - スクロール圧縮機のファンのためのハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】大きな流れの損失を伴う従来のハウジングの欠点を解決する。【解決手段】空冷式スクロール圧縮機（３）のラジアルファン（４）の空気流を導くハウジングであって、このハウジング（６）は、出口（２３）及び夾角（２５）をなして出口に連結された出口ベンド（１７）を備えたボリュート（１６）によって形成され、夾角（２５）は、入口（１３）の軸線（Ｘ−Ｘ′）及び出口ベンド（１７）の出口（１５）の中心（２７）によって定められた中間平面（２６）の一方の側から横方向壁（２０）の終了箇所（２２）の側に位置する中間平面（２６）の他方の側に且つこの中間平面（２６）から距離（Ａ）のところまで延びる鋭角であることを特徴とするハウジング。【選択図】図９

Description

本発明は、スクロール圧縮機のファンのためのハウジングに関する。

スクロール圧縮機は、各々プレートに取り付けられている２つの螺旋状巻回体の相互作用により空気又は別のガスを圧縮するために用いられ、これら巻回体は、互いに噛み合っていて、これら巻回体は、互いに対して偏心的に動かされ、それにより、前記運動に起因して連続的に小さくなり、それにより入口から出口まで動く空気チャンバを包囲し、それにより次第に小さくなる空気チャンバ内の圧縮に起因して、これら空気チャンバ内の空気の圧力が増大する。

一般的に言って、２つのスクロールのうちの一方は、ステータの一部をなす固定スクロールであり、他方のスクロールは、モータによって駆動されるシャフトを備えたロータの一部をなし、このシャフトにはロータが偏心的に取り付けられている。

かかる形式の圧縮機は、例えば欧州特許第２，２２４，１３６号明細書から知られている。

空気を圧縮したとき、熱が必然的に生じ、この熱は、ステータ及びロータに設けられている外部冷却フィンを介して環境中に運び出される。

一般に、能動的冷却がファンによって実施され、ファンは、空気又は別の冷却剤ガスを引き込んでこの冷却剤ガスを冷却フィン上でこれらに沿って送る。

本明細書の残部及び特許請求の範囲の記載に関し、冷却剤ガスは、空気であることを前提としているが、本発明は、空冷式スクロール圧縮機には限定されない。

実際には、ファン及び圧縮機は、共通の駆動装置によって駆動される。

従来、ハウジング内に取り付けられているロータを備えたラジアルファンが用いられ、周囲の空気がファンの軸方向に軸方向入口を通って引き込まれ、換言すると、ロータの軸方向に引き込まれ、そしてハウジングによって駆動装置の他方の側に導かれてデフレクタを介してスクロール圧縮機の冷却フィン上でこれらに沿って送り出される。

この種のハウジングは、ハウジングは、一方において、入口であって入口の中心を通る幾何学的軸線に対して平行且つ入口の平面及び半径方向出口に対して垂直な軸方向に空気を引き込む入口を備えたファンのロータを収容するボリュートと、他方において、半径方向出口に合体していて軸方向出力部を備えた出口ベンドによって形成され、ボリュートは、２つの互いに反対側の壁によって形成され、壁のうちの少なくとも一方は、前記入口を形成する通路を備え、壁は、横方向壁によって互いに連結され、横方向壁の前記軸線までの半径方向距離は開始箇所から終了箇所まで軸線回りの回転方向に沿って次第に増加し、ハウジングの内側上で、出口ベンドは、開始箇所のところで夾角をなして横方向壁に連結されている。

欧州特許第２，２２４，１３６号明細書

公知のハウジングの欠点は、これらのハウジングが比較的大きな流れの損失を伴っていることにより、その結果、引き込まれた空気の冷却剤流量が減少し、かくして圧縮効率が悪くなると共に全体的な圧縮機性能が低下し、或いは、それどころか、例えば４０℃乃至５０℃を超える高い周囲温度では圧縮機の有用性がなくなる。

本発明の目的は、上述の欠点及び他の欠点を解決する手段を提供することにある。

この目的のため本発明は、上述の形式のハウジングであって、横方向壁の開始箇所における出口ベンドと横方向壁との間の夾角が入口の上記幾何学的軸線に垂直な平面上への垂直投影像で見て鋭角であり、夾角が入口の軸線及び出口ベンドの出力部の中心によって定められた中間平面の一方の側から横方向壁の終了箇所の側に位置した中間平面の他方の側に且つ中間平面から距離を置いたところまで延びていることを特徴とするハウジングに関する。

公知ハウジングと比較して、ハウジングと出口ベンドとの間の上述の夾角は、非常に急峻に且つ深く切り込んでいる。

大がかりな計算及びシミュレーションの実証するところによれば、本発明の結果として、換気用空気の逆流が大幅に減少し、換言すると、出口ベンドまでボリュートによって案内される空気は、上述の角度の存在箇所でロータと上述の横方向壁との間の隙間を通って逆流することがない。

逆流に起因する損失は大幅に減少し、ファンロータのシャフトに利用可能な動力が同一であるとすれば、スクロール圧縮機の冷却に利用できる流量が増大し、その結果、スクロール圧縮機は、良好に冷却され、それにより一般的に知られているように、スクロール圧縮機の良好な圧縮効率が得られる。

好ましくは、出口ベンドは、上記中間平面の断面で見て、出口ベンドの外部が軸方向に測定してボリュートの幅よりも大きい半径を備えた円形セグメントを定めるよう形成され、出口ベンドの外部の外壁は、上述の円形セグメントの中心を通り且つ上述の中間平面に垂直な中心線を備えた円筒形の壁として構成される。

このように、ベンド内での導き（チャネリング）は、かなりの角度のあるベンドが用いられる従来型の場合よりも効率化される。

加うるに、その結果、ハウジングは、角度のある出口ベンドを備えた従来型ハウジングと比較して小型である。

その結果、本発明のハウジングが占有するスペースは、最高１８％分まで節約され、最高１５％までの材料の節約も又実現される。

好ましくは、円形セグメントは、関連の第２の壁及び円形セグメントの他端が各々、ボリュートの第１の壁の反対側に且つ該第１の壁から距離を置いたところに配置されるような角度にわたって半径方向出力部から延びる。

その結果は、空気流の望ましくない逆流が一段と減少し、この場合でも上述したのと同一の望ましい利点が得られる。

全体として、本発明のハウジングの改造形状に起因して、約２０％の改良結果が空気流に関して実現され、このようになっているにもかかわらず、よりコンパクトなハウジング及び必要な原材料に関する利益が達成される。

好ましい実施形態によれば、ハウジングは、相互間の分割線を有する２つの部品で構成され、この分割線は、ボリュートのところでは、上記軸線に垂直な分割平面内に位置し、出口ベンドのところでは、第１の分割平面に関して斜めである分割平面内に位置する。

これにより、ファンが常時組み立てやすいという利点をもたらすと共に保守又は補修のためにロータファンへの容易な接近をもたらす。

さらに、ハウジングは又、ハウジングの両方の半部のための簡単な金型で容易に作られる。

本発明は又、本発明のハウジング内に取り付けられたロータを備えるラジアルファンを含む空冷式又はガス冷却式スクロール圧縮機に関し、ロータの駆動装置は、ハウジングの入口を通って挿入され、出口ベンドは、その出力部のところに設けられていて換気流をスクロール圧縮機冷却フィン上で又はこれに沿って導くデフレクタを備える。

本発明の特徴を良好に示す意図をもって、空冷式ガス又はガス空冷式スクロール圧縮機のファンの空気流を導く本発明のハウジング及びかかるハウジングを備えたファンを備えるスクロール圧縮機の好ましい実施形態につき添付の図面を参照して以下において説明するが、これは例示であり、性質上本発明を限定するものではない。

本発明のハウジングを備えたファンを備える空冷式又はガス冷却式スクロール圧縮機の概略斜視図であり、或る特定の部品が部分的に省かれた状態を示す図である。 図１においてＦ２で示されたファンのハウジングを示す図であり、デフレクタ及びロータが補足して示す図である。 図２のハウジングの斜視図である。 図２のハウジングの斜視図であり、デフレクタなしで且つロータなしで示す図である。 図４のＦ５矢視図である。 図４のＦ６矢視図である。 図６のＦ７矢視図である。 図７のＦ８矢視図である。 ハウジングの略図である。 図９のＸ‐Ｘ線矢視断面図である。 別の角度から見た図４のハウジングの分解組立て斜視図である。 図１１の場合と同様な分解組立て斜視図であるが、変形実施形態についての図である。 本発明のハウジングの図４の対応の図と比較した従来型ハウジングを示す図である。 本発明のハウジングの図６の対応の図と比較した従来型ハウジングを示す図である。 本発明のハウジングの図７の対応の図と比較した従来型ハウジングを示す図である。 本発明のハウジングの図８の対応の図と比較した従来型ハウジングを示す図である。

図１に示されている圧縮機１は、スクロール圧縮機３の駆動用の、例えば幾何学的軸線Ｘ‐Ｘ′を備えたシャフトを含むモータ又はベルト伝動装置の形態をした駆動装置２と、ハウジング６内に回転可能に取り付けられたロータ５を備えるラジアルファン４とで構成されている。

圧縮機１は、全体が支持構造体７上に構成されている。

知られているように、スクロール圧縮機３は、互いに相互作用することができる２つのスクロール８を有し、これらスクロールのうちの一方のスクロール８は、シャーシに締結されたステータプレート１０に取り付けられ、他方のスクロール９は、軸線Ｘ‐Ｘ′回りの軌道運動をなして公知の仕方で駆動装置２によって駆動可能なロータプレート１１の一部をなしている。

ステータプレート１０とロータプレート１１の両方は、これらスクロール圧縮機３の圧縮の仕事によって生じた熱を環境に運び出すことができる冷却フィン１２を備えている。

圧縮熱の効果的な除熱のため、周囲空気が図２に矢印Ｉで示されているように軸線Ｘ‐Ｘ′に平行な方向でファン４の入口１３を経て軸方向に引き込まれ、そして図２の矢印Ｏで示されているように軸線Ｘ‐Ｘ′に対して横の方向で、ハウジング６の出力部１５のところに設けられたデフレクタ１４によりスクロール圧縮機３の冷却フィン１２上でこれに沿って送られる。

ファンのハウジング６は、ファン４のロータ５が収納状態で取り付けられているボリュート１６及びこのボリュート１６に垂直に合体された出口ベンド１７によって構成されている。

ボリュート１６は、２つの反対側の本質的に互いに平行な壁１８，１９によって形成され、これら壁１８，１９は、それぞれ、駆動装置２のシャフトの通路を備えると共に上述の軸方向入口１３としても働くスクロール圧縮機３の側に設けられた第１の壁１８及び駆動装置のシャフトの通路１９ａを更に備えた反対側に設けられている第２の壁１９である。

これらの壁１８，１９は、連続横方向壁２０によって互いに連結され、軸線Ｘ‐Ｘ′回りのロータ５の回転方向における上述の軸線Ｘ‐Ｘ′までのこの横方向壁２０の半径方向距離ｒは、半径方向距離ｒが最も小さい開始箇所２１から半径方向距離ｒが最も大きい最終箇所２２まで次第に増大している。

上述の開始箇所２１と終了箇所２２との間には開口部が残されており、この開口部は、第１の壁１８及び第２の壁１９と一緒になって、ロータ５によって動かされる空気のための半径方向出口２３を構成しており、横方向出口ベンド１７は、出て行く半径方向空気流を図９に示されているように入口１３内に引き込まれる空気の流れ方向Ｉとは逆の軸方向に向かって曲げるためにこの半径方向出口２３に合体している。

終了箇所２２の配設場所のところでは、出口ベンド１７は、少なくとも例えば図５及び図９の軸線Ｘ‐Ｘ′に垂直な平面上への垂直投影像で見て横方向壁２０に接線方向に合体しており、開始箇所２１の配設場所のところでは、ハウジング６の内側２５上の出口ベンド１７は、夾角２５をなして横方向壁２０に合体しており、この夾角は、本発明の好ましい特徴によれば、図９で理解できるように鋭角２５であり、この角度は、図９に示されているように、軸線Ｘ‐Ｘ′及び出口ベンド１７の出力部１５の中心２７によって定められた中間平面２６の一方の側から横方向壁２０の終了箇所２２の側に位置した中間平面２６の他方の側に且つ中間平面２６から距離Ａを置いたところまで延びている。

かくして、比較的深く且つ急峻な切込みがハウジング６に得られ、これにより、横方向壁２０の開始箇所２１から中間平面２６までの上述の距離Ａは、好ましくは、入口１３の直径Ｄの５パーセントよりも大きく、好ましくは直径Ｄの１０パーセントよりも大きい。

本発明の別の好ましい特徴によれば、出口ベンド１７の形状は、図１０に示されているように上述の中間平面２６の断面で見て、出口ベンド１７の外側上の外壁２８が、軸線Ｘ‐Ｘ′の方向に測定してボリュート１６の幅Ｗよりも大きい半径Ｒを有すると共に一端３０のところでボリュート１６の第２の壁１９に接線方向に合体する円形セグメント２９を定めるようなものである。

上述の円形セグメント２９は、例えば９０°の角度Ｂを定め、この角度は、好ましくは、円形セグメント２９の他端３１及び第２の壁１９が各々、ボリュート１６の第１の壁１８の反対側及びこれから距離Ｃを置いたところに位置するようにするほど充分に大きい。

出口ベンド１７の外壁２８は、好ましくは、上記円形セグメント２９の中心３２を通り且つ上記中間平面２６に垂直な中心線を備えた円筒形の外壁２８である。

同様に、出口ベンド１７の内壁３３は、好ましくは、円筒形の内壁３３であり、この内壁は、この場合、円筒形外壁２８と同心であるが、必ずしもそうである必要はなく、内壁３３は、入口１３を備えた第１の壁１８に接線方向に合体している。

内壁３３と外壁２８は、２つの連結壁３４，３５によって互いに連結されており、連結壁３４，３５は、内壁３３及び外壁２８と一緒になって、チャネルを定めている。

出口ベンド１７は、出力部１５の軸方向延長方向に真っ直ぐな延長片３６を備えている。

上述のデフレクタ１４は、この延長片３６につながった状態で出口ベンド１７のコミック（ｃｏｍｉｃ）断面に合体しており、その目的は、出口ベンド１７から来た軸方向流れをスクロール圧縮機の冷却フィン１２の方向に横方向に曲げることにある。

このデフレクタ１４は、図面の場合のように出口ベンド１７に取り付けられる別個の部品として構成することも可能であり、ハウジング６それ自体の一部として一体化することも可能である。

圧縮機１の使用は、従来型圧縮機の使用と全く似通っており、違いは、ファン４のハウジング６の特定の設計に起因して、流れ損失が実質的に少ないこと、本発明のハウジング６を図１３〜図１６に示されているハウジングと比較することによって理解できるようにハウジング６の容積が小さいため、利用できる空間が狭いような用途に圧縮機１を利用することができるということにある。

デフレクタ１４なしのハウジング６は、好ましくは、２つの部品で構成され、分割線３７が２つの部品６Ａ，６Ｂ相互間に示されている。

図１１は、互いに別体の両方の部品６Ａ，６Ｂを示している。

ボリュート１６及び出力部１５の配設場所のところでは、分割線３７は、それぞれ、図１１に示されているように分割平面３８，３９により形成され、これら分割平面３８，３９は、軸線Ｘ‐Ｘ′に垂直である。

連結壁３５及び出口ベンド１７の内壁３３の配設場所のところでは、分割線３７は、分割平面４０及び分割平面４１内に位置し、分割平面４０，４１は、それぞれ、分割平面３８，３９に対して斜めである。

このように、ファン４を例えばロータ５の保守、補修又は交換のために容易に組み立てたり分解したりすることができる。

さらに、これら部品６Ａ，６Ｂは、可動部品なしで比較的容易に構成される金型又はダイで実現できる。

ハウジング６の構成部品６Ａ，６Ｂ相互間の分割線３７の配設場所のところに位置する縁部は、好ましくは、２つの部品６Ａ，６Ｂ相互間にシールを提供する目違い継ぎプロフィールを備える。

ハウジング６は、当然のことながら、別の仕方で構成部品に分割可能である。

図１１の場合、分割平面３９は、出力部１５の配設場所のところで位置し、延長片は、出口ベンド１７から完全に切除されている。

図１〜図１０ではボリュート１６の第２の壁１９が駆動装置２のシャフトのための通路１９ａを備えているが、この壁１９が閉鎖壁であること及び駆動装置２がファンとスクロール圧縮機との間に位置している場合に第１の壁の入口１３がこの駆動装置２の唯一の通路として作用しても良いことが排除されるわけではない。

この場合、必要ならば、開口部１９ａは、ファンの保守のための接近開口部としてここに位置し続けても良く、それにより、この開口部１９ａを例えばカバーで閉鎖するのが良い。

本発明は、一例として説明すると共に図面に示した実施形態に何ら限定されず、空冷式又はガス冷却式スクロール圧縮機及び本発明のハウジングを備えたファンを備えるスクロール圧縮機のファンの空気流を導く本発明のハウジングは、本発明の範囲から逸脱することなく、あらゆる種類の形態及び寸法形状で実現できる。

Claims (16)

1. 空冷式スクロール圧縮機（３）のラジアルファン（４）の空気流を導くハウジングであって、前記ハウジング（６）は、一方において、入口（１３）であって該入口（１３）の中心を通る幾何学的軸線（Ｘ−Ｘ′）に対して平行且つ該入口（１３）の平面及び半径方向出口（２３）に対して垂直な軸方向に空気を引き込む入口（１３）を備えた前記ファン（４）のロータ（５）を収容するボリュート（１６）と、他方において、前記半径方向出口（２３）に合体していて軸方向出力部（１５）を備えた出口ベンド（１７）によって形成され、前記ボリュート（１６）は、２つの互いに反対側の壁（１８，１９）によって形成され、前記壁（１８，１９）のうちの少なくとも一方は、前記入口（１３）を形成する通路を備え、前記壁（１８，１９）は、横方向壁（２０）によって互いに連結され、前記横方向壁（２０）の前記軸線（Ｘ−Ｘ′）までの半径方向距離（ｒ）は開始箇所（２１）から終了箇所（２２）まで前記軸線（Ｘ−Ｘ′）回りの回転方向に沿って次第に増加し、前記ハウジング（６）の内側（２４）上で、前記出口ベンド（１７）は、前記開始箇所（２１）のところで夾角（２５）をなして前記横方向壁（２０）に連結されている、ハウジングにおいて、前記夾角（２５）は、前記入口（１３）の前記軸線（Ｘ‐Ｘ′）に垂直な平面上への垂直投影像で見て鋭角であり、前記夾角（２５）は、前記入口（１３）の前記軸線（Ｘ‐Ｘ′）及び前記出口ベンド（１７）の前記出力部（１５）の中心（２７）によって定められた中間平面（２６）の一方の側から前記横方向壁（２０）の前記終了箇所（２２）の側に位置した前記中間平面（２６）の他方の側に且つ前記中間平面（２６）から距離（Ａ）を置いたところまで延びている、ハウジング。
2. 前記横方向壁（２０）の前記開始箇所（２１）から前記中間平面（２６）までの最も短い距離（Ａ）は、前記入口（１３）の直径（Ｄ）の５パーセントよりも大きく、好ましくは直径（Ｄ）の１０パーセントよりも大きい、請求項１記載のハウジング。
3. 前記横方向壁（２０）の前記終了箇所（２２）の存在場所のところの前記出口ベンド（１７）は、前記入口（１３）の軸線（Ｘ−Ｘ′）に垂直な平面上への垂直投影像で見て前記横方向壁（２０）に本質的に接線方向に合体している、請求項１又は２記載のハウジング。
4. 前記出口ベンド（１７）は、前記半径方向出口（２３）から生じる流れを前記入口（１３）内の流れ方向とは逆の軸方向に曲げるチャネルを形成している、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のハウジング。
5. 前記中間平面（２６）の断面で見て、前記出口ベンド（１７）の外壁（２８）が前記軸方向（Ｘ‐Ｘ′）に測定して前記ボリュート（１６）の幅（Ｗ）よりも大きい半径（Ｒ）を備えた円形セグメント（２９）を定めている、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のハウジング。
6. 前記出口ベンド（１７）の前記外壁の前記円形セグメント（２９）の端（３０）が前記ボリュート（１６）の第２の壁（１９）に接線方向に合体している、請求項５記載のハウジング。
7. 前記円形セグメント（２９）は、関連の前記第２の壁（１９）及び前記円形セグメント（２９）の他端（３１）が各々、前記ボリュート（１６）の第１の壁（１８）の反対側に且つ該第１の壁から距離（Ｃ）を置いたところに配置されるような角度（Ｂ）にわたって前記半径方向出力部（２３）から延びている、請求項５又は６記載のハウジング。
8. 前記円形セグメント（２９）は、９０°の角度（Ｂ）にわたり前記半径方向出力部（２３）から延びている、請求項７記載のハウジング。
9. 前記外壁（２８）は、前記円形セグメント（２９）の中心（３２）を通り且つ前記中間平面（２６）に垂直な中心線を備えた円筒形の壁である、請求項５〜８のうちいずれか一に記載のハウジング。
10. 前記中間平面（２６）の断面で見て、前記出口ベンド（１７）の内壁（３３）が円形セグメントを構成している、請求項５〜９のうちいずれか一に記載のハウジング。
11. 前記内壁（３３）上の前記出口ベンド（１７）の前記円形セグメントは、前記出口ベンド（１７）の前記外壁（２８）の前記円形セグメント（２９）と同心である、請求項１０記載のハウジング。
12. 前記出口ベンド（１７）の前記内壁（３３）の前記円形セグメントは、前記第１の壁（１８）に接線方向に合体している、請求項１０又は１１記載のハウジング。
13. 前記出口ベンドの前記内側上の前記内壁（３３）は、前記円筒形外壁（２８）と同心の円筒形の壁である、請求項９〜１２のうちいずれか一に記載のハウジング。
14. 前記ハウジング（６）は、２つの部品で構成され、前記２つの部品（６Ａ，６Ｂ）相互間の分割線（３７）は、前記ボリュート（１６）の前記横方向壁（２０）のところでは、前記軸線（Ｘ‐Ｘ′）に垂直な分割平面（３８）内に位置し、前記出口ベンド（１７）のところでは、前記第１の分割平面（３８）に関して斜めである２つの分割平面（４０，４１）内に位置する、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載のハウジング。
15. ハウジング（６）内に取り付けられたロータ（５）を備えるラジアルファン（４）を含む空冷式スクロール圧縮機において、前記ハウジング（６）は、請求項１〜１４のうちいずれか一に記載のハウジングである、空冷式スクロール圧縮機。
16. 出口ベンド（１７）の前記出力部（１５）は、換気流を前記スクロール圧縮機（３）の冷却フィン（１２）上で又は該冷却フィンに沿って導くデフレクタ（１４）を備えている、請求項１５記載の空冷式スクロール圧縮機。

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