JP5898259B2

JP5898259B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP5898259B2
Application number: JP2014095043A
Authority: JP
Inventors: ドナルド・ビクター・ロブソン; ゲーリー・キング
Original assignee: ダイソンテクノロジーリミテッド
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2014-05-02
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2034-05-02
Also published as: WO2014177846A1; KR101805566B1; EP2992223A1; US9784282B2; CN105190049A; US20140328676A1; JP2014219008A; CN105190049B; KR20150133275A; GB201308094D0; CN107313985B; GB2513666A; GB2513666B; EP2992223B1; CN107313985A

Description

本発明は、圧縮機に関する。

圧縮機の知られたデザインは、遠心力のインペラーと、固定したシュラウド（覆い）に覆われた羽根付き（vaned）ディフューザーとを備える。シュラウドは通常、その外側端部の周りを、ディフューザーを囲む壁に固定される。

全体の大きさが減少され得る圧縮機を提供する。

本発明は圧縮器を提供し、圧縮機は、インペラーと、ディフューザーと、シュラウドとを含み、ディフューザーは複数の羽根と１つ以上の突起とを含み、各突起は羽根の上部から延伸し、シュラウドは１つ以上の穴を含み、シュラウドは、各突起がそれぞれの穴を通って突出するようにインペラー及びディフューザーを覆い、シュラウドは接着剤により突起に固定される。

よって、シュラウドは、ディフューザーを囲む壁よりむしろディフューザーの上部に直接固定される。その結果、圧縮機の全体の大きさが減少され得る。例えば、シュラウドはディフューザーの外径と同じ外径を有していても良い。

シュラウドがディフューザーを囲む壁に固定されている従来の圧縮機では、ディフューザーを出る空気は軸方向に転換される。対照的に、本発明の圧縮機では、シュラウドはディフューザーの上部に固定され、したがって、ディフューザーを出る空気は径方向に自由に続く。これは性能の利点をもたらし得る、又は圧縮機が使用されることが意図される製品により良く適合し得る。

シュラウドは、谷部を区分する１対の同心の壁を含んでも良く、谷部内に穴が配置される。次いで接着剤は谷部の周りに配置される。谷部は接着剤を含むという利点を有する。谷部は、接着剤が穴及び突起を覆うことを確実にするレベルまで塞がれても良い。又は、少量の接着剤が使用されても良く、少量の接着剤は谷部の周りに広げられ、接着剤が穴のそれぞれを貫通して塞ぐことを確実にする。

各突起は羽根（ベーン）の第１の部分から延伸しても良く、シュラウドは羽根の第２の部分の上に置かれても良い。これは羽根の高さがシュラウドとインペラーの間の隙間を画定するのに使用されても良いという利点を有する。尚、圧縮機の製造及び組み立ては接着剤をシュラウドと突起の間に塗布する一方、シュラウドをディフューザーの羽根の上に置くことにより簡単になり得る。突起の長さは、過度に大きな穴又は過度の量の接着剤を必要とせずに、シュラウドとディフューザーの間に良好な固定を達成するよう画定されても良い。更に、より小型の圧縮機が実現され得る。特に、羽根はシュラウドの外周において又はその近くで終結し得る。

圧縮機は穴及び突起を覆うシールリングを含んでも良い。接着剤は、シールリングの内周及び外周の周りで、シュラウドとシールリングの間にシールを形成する。よってシールリングは、穴及び突起に亘り封止エンクロージャを形成する。その結果、１つ以上の穴が部分的にのみ接着剤で塞がれる場合、それでもなおシールリングは如何なる漏れをも防ぐ。

本発明は更に圧縮機を組み立てる方法を提供し、その方法は、インペラーと、ディフューザーと、シュラウドとを準備する工程であって、ディフューザーは複数の羽根と１つ以上の突起とを含み、各突起は羽根の上部から延伸し、シュラウドは１つ以上の穴を含む、準備する工程と、各突起がそれぞれの穴を通って突出するようにインペラー及びディフューザーをシュラウドで覆う工程と、シュラウドと各突起の間に接着剤を塗布し、シュラウドをディフューザーに固定する工程とを含む。

シュラウドは谷部を区分する１対の同心の壁を含んでも良く、谷部内に穴が配置され、その方法は接着剤を谷部の周りに塗布する工程を含んでも良い。例えば、その方法は谷部を接着剤が穴及び突起を完全に覆うことを確実にするレベルまで塞ぐことを含んでも良い。又は、その方法は接着剤のビーズを谷部内に塗布し、接着剤を谷部の周りに広げて穴を塞ぐことを含んでも良い。

その方法は、接着剤がシールリングの内周及び外周の周りにシールを形成するよう穴及び突起をシールリングで覆う工程を含んでも良い。その結果、シールリングは穴の上部に亘り封止エンクロージャを形成する。各穴が完全に接着剤で塞がれることを確実にする必要はない。これは接着剤の量及び位置に関して正確な制御をより必要としなくなり、そのため方法を自動化されたプロセスで使用するのにより良く適するという利点がある。

シールリングは環帯の内周及び外周から下方に延伸する環帯及びリップを含んでも良く、その方法は、接着剤がリップにより突起に向けて移動させられるようシールリングを接着剤に押し付ける工程を含んでも良い。よってリップは２つの有用な機能を果たす。第１に、リップは端部の特徴を提供し、端部の周辺に接着剤がシールを形成する。第２に、リップは接着剤を突起に向けてほぼ径方向に移動させる。これは接着剤を穴の下に軸方向に移動させてディフューザー通路に入るようにする危険性を減らしつつ、接着剤が突起と良好な接触を達成することを支援する。

接着剤は、第１の環状ビーズ及び第２の環状ビーズとして塗布されても良く、シールリングは第１のビーズにその外周において接触し、第２のビーズにその内周において接触しても良い。これは、より少ない接着剤が、シールリングの内周及び外周の周りに必要なシール、及びシュラウドと突起の間に必要な固定を達成するのに必要とされるという利点を有する。

本発明をより容易に理解可能とするため、本発明の実施形態が、例示の目的で、添付の図面を参照して記載される。

本発明による圧縮機の不等角投影図である。圧縮機の分解図である。圧縮機の覆いの不等角投影図である。圧縮機のディフューザーの不等角投影図である。圧縮機のシュラウド及びディフューザーの領域における断面切片である。圧縮機の組み立てにおける異なるステップを示し、各図は圧縮機のシュラウドの穴及びディフューザーの羽根の領域における断面切片である。

図１から図６の圧縮機１は、電気モータ２、フレーム３、ディフューザー４、インペラー５、シュラウド６及びシールリング７を備える。

電気モータ２はフレーム３内に固定されてシャフト８を備え、シャフトにインペラー５が取り付けられる。

ディフューザー４はフレーム３の端部に取り付けられ、複数の羽根１０と複数の突起１１を備える。各突起１１は羽根１０の上部から延伸する。

インペラー５は半開の遠心性の羽根車である。

シュラウド６は、入口２０と、広がった内側部分２１と、平面の外側部分２２と、外側部分２２を通って延伸する複数の穴２３と、外側部分２２の上面に配置された１対の同心壁２４、２５を備える。２つの壁２４、２５は穴２３の対向する側面に配置され、穴２３が配置される谷部２６を画定する。シュラウド６はインペラー５及びディフューザー４を覆う。より詳細には、広がった内側部分２１はインペラー５を覆い、平面の外側部分２２はディフューザー４を覆う。外側部分２２はディフューザー４の羽根１０の上部に位置し、各突起１１はシュラウド６のそれぞれの穴２３を通って突出する。シュラウド６は、谷部２６内に配置される接着剤３０によりディフューザー４の突起１１に固定される。

シールリング７は環帯４０と、環帯４０の内周及び外周から下方に延伸する２つの小さなリップ４１、４２を備える。シールリング７はシュラウド６の谷部２６内に配置され、穴２３及び突起１１を覆う。シールリング７は谷部２６内に配置された接着剤３０によりシュラウド６に固定される。接着剤３０はシールリング７の内周及び外周の周りに延伸する。その結果、シールリング７は、穴２３及び突起１１に亘って封止エンクロージャを提供する。以下に説明する通り、谷部２６内に配置された接着剤３０は、必ずしも完全にシュラウド６の穴２３のそれぞれを塞いでいるわけではない。シールリング７が無いならば、部分的に塞がれた穴２３は空気が漏れるディフューザー通路内に開口を提示するであろう。シールリング７は、穴２３に亘って封止エンクロージャを提供する際、漏れが起こらないことを確実にする。

圧縮機１の組み立て方法を記載する。

シュラウド６が治具の一方の部分に保持され、モータ２と、フレーム３と、ディフューザー４と、インペラー５を備える部分組立品が治具の他方の部分に保持される。部分組立品が組み立てられる方法は本発明に関連しない。治具の２つの部分は接合され、その結果シュラウド６はディフューザー４及びインペラー５を覆う。治具はシュラウド６と部分組立品の相対的な整列を確実にし、その結果、シュラウド６はディフューザー４の羽根１０の上部に位置し、各突起１１はシュラウド６の穴２３を通って突出する。その後、接着剤３０がシュラウド６の谷部２６の周りに塗布される。図６に例示されるように、接着剤３０は谷部２６の内周及び外周の周りに２つの環状ビーズ３０ａ、３０ｂとして塗布される。図６（ａ）を参照のこと。接着剤３０は比較的粘性がある。これは接着剤３０がディフューザー４の羽根１０を流れ落ちてディフューザー通路に入ることがないことを確実にする。シールリング７はシュラウド６の谷部２６に押し付けられる。図６（ｂ）及び図６（ｃ）を参照のこと。シールリング７のリップ４１、４２のそれぞれはテーパ状になっている。結果として、シールリング７が谷部２６に押し付けられる際、接着剤３０ａ、３０ｂは谷部２６の中央に向けて移動され、突起１１の上部を覆う。これはシュラウド６と各突起１１の間の良好な接着接合を確実にする。この組立品は、接着剤３０を硬化させるために数分間放置され、その後、組み立てられた圧縮機１が治具から取り外される。

従来の圧縮機では、シュラウドは通常ディフューザーを越えて延伸し、その外側端部がディフューザーを囲む壁に固定される。本発明の圧縮機１では、シュラウド６はディフューザー４の上部に直接固定される。よってシュラウド６がディフューザー４を越えて延伸する必要はない。実際、図に示された実施形態では、シュラウド６及びディフューザー４は同じ外径を有する。その結果、より小型の圧縮機１が達成可能である。尚、従来の圧縮機では、ディフューザーを出る空気は、圧縮機を出る前に、シュラウド及び壁により軸方向に転換される。本発明の圧縮機１では、ディフューザー４を出る空気は径方向に自由に継続して流れる。実際、ディフューザー４の径方向出口は、圧縮機１の出口として機能しても良い。これはディフューザー４を出る空気が９０°転換する必要がないため、性能の利点をもたらすことができる。尚、径方向の出口を有する圧縮機１は、圧縮機１が使用されることが意図される製品により良く適合することができる。

シュラウド６を突起１１に固定するのに使用される接着剤３０は比較的高い粘性を有する。これは、圧縮機１を組み立てる間、ディフューザー４の性能に悪影響を及ぼすであろう接着剤３０が、穴２３に流れ落ちてディフューザー通路に入ることのないよう確実に支援する。この比較的高い粘性のため、接着剤３０が谷部２６の周りに単一のビーズとして塗布されるならば、接着剤３０が沈んで各穴２３の周りにシールを形成しないようにできる。部分的に塞がれた穴は全て、空気が漏れるディフューザー通路内に開口を提示するであろう。シールリング７が使用されるのはこのためである。シールリング７は穴２３及び突起１１の上部に封止エンクロージャを形成する。その結果、接着剤３０が各穴２３を完全に塞ぐことが必須ではない。シールリング７は圧縮機１の組み立ての間に更なる利点を提供する。シールリング７が接着剤３０の中に押し付けられたとき、シールリング７は接着剤３０を穴２３及び突起１１に向けてほぼ径方向に移動させる。これは接着剤３０を軸方向に穴２３の下に移動させてディフューザー通路に入るようにする危険性を減らしつつ、突起１１と良好な接着接触を達成する支援となる。

上述の利点にもかかわらず、ことによるとシールリング７は省略されても良い。例えば、シュラウド６の穴２３が封止されることを確実にするため、谷部２６は、接着剤が穴２３及び突起１１を完全に覆うことを確実にするレベルまで接着剤で塞がれても良い。これは圧縮機１のコストを増加させる大量の接着剤を必然的に必要とするであろう。尚、大量の接着剤は硬化するのに時間がかかりやすく、そのことは大量生産の深刻な影響を含み得る。代替の方法は、谷部２６の中央の周りに接着剤の単一のビーズを塗布し、接着剤を谷部２６の周りに広げることであろう。接着剤を谷部２６の周りに広げる際、接着剤が穴２３を通って落下してディフューザー通路に入らないことを確実にするために注意が必要であろう。この方法は少量の接着剤を含むと思われるが、この方法が自動組み立て装置を使用して実行されるとき、着実な結果を達成することは困難であることを証明し得る。更なる代替として、単一のビーズの接着剤がそれぞれの及び全ての穴２３の周りに塗布されても良い。これは少量の接着剤を含むと思われるが、その様なプロセスを適時に自動化するのに必要な装置は比較的高価になるであろう。

ディフューザー４の全ての羽根１０が突起１１を持つことは必要ではない。実際、図面に示された実施形態では、ディフューザー４は突起を持たない単一の羽根を備える。ことによると、シールリング７が省かれた場合、より少ない突起１１及びより少ない穴２３が漏れの危険性を減らし得る。尚、より少ない突起１１及び穴２３は、より少ない接着剤３０がシュラウド６をディフューザー４に固定するのに必要であると意味し得る。しかし、ディフューザー通路内で発生する圧力は比較的高くなり得ることは覚えておくべきことである。したがって、突起１１の数は、圧縮機１の作動の間、シュラウド６がディフューザー４に固定されたままであることを確実にするのに十分である必要がある。

図面に示された実施形態において、各突起１１は、羽根１０のほんの一部に沿って羽根１０から延伸する、即ち各突起１１の長さは羽根１０の長さより短い。これは突起１１が穴２３を通って突出する一方、シュラウド６が羽根１０の上部に置かれることを可能にするという利点を有する。しかし、上述の段落に記載した通り、全ての羽根１０が突起１１を持つことが必須ではない。したがって、ディフューザー４は突起を持たない羽根及び羽根と同じ長さを有する突起を持つ羽根を備えても良い。ディフューザー４は低い羽根と高い羽根を備えると思われるであろう。その時、シュラウド６は低い羽根の上に置かれ、高い羽根はシュラウド６の穴を通って突出するであろう。

図面に示されたディフューザー４は単一の列の径方向の羽根１０を有する。ことによると、圧縮機１は複数の列の羽根を有するディフューザーを備えても良い。１つ以上の列の羽根は突起を持っても良い。更に、圧縮機１は比較的長い羽根を有するディフューザー（例えば、溝型ディフューザー）を備えていても良い。この場合、ディフューザーの各羽根は１つ以上の突起を持っていても良い。

上述の実施例において、フレーム３とディフューザー４は２つの別個の部品として提供される。これは圧縮機１のコストを減らすために行われた。ディフューザーの羽根１０の外形は良好な圧力回復を達成するために非常に重要である。尚、シュラウド６がディフューザー羽根１０の上部に置かれるため、羽根１０の高さはシュラウド６とインペラー５の間の隙間を画定する。よってディフューザー４を製造するのに使用される材料及びプロセスは比較的微細な細部と狭い公差を達成できることは重要である。一方、フレーム３は支持構造として使用される。よって微細な細部及び狭い公差は必要ではない。その結果、フレーム３はより安価であるがディフューザー４に適さない材料及び／又はプロセスから製造され得る。本実施形態では、フレーム３は鋳造プロセスを使用したバルク成形コンパウンドから製造される。一方、ディフューザー４は射出成型を利用したＰＣ／ＡＢＳ混合から製造される。フレーム３及びディフューザー４を２つの別個の部品として製造することはコストの点で利点があるが、２つは単一の部品として同様に製造されても良いことが理解されるであろう。

１圧縮機
２電気モータ
３フレーム
４ディフューザー
５インペラー
６シュラウド
７シールリング

Claims

インペラーと、ディフューザーと、シュラウドとを備え、前記ディフューザーは複数の羽根と１つ以上の突起とを備え、各突起は前記羽根の上部から延伸し、前記シュラウドは１つ以上の穴を備え、前記シュラウドは、各突起がそれぞれの穴を通って突出するように前記インペラー及び前記ディフューザーを覆い、前記シュラウドは接着剤により前記突起に固定される、圧縮機であって、
前記シュラウドは、谷部を区分する１対の壁を備え、前記谷部内に前記穴が配置され、前記接着剤は前記谷部の周りに配置される、
圧縮機。
インペラーと、ディフューザーと、シュラウドとを備え、前記ディフューザーは複数の羽根と１つ以上の突起とを備え、各突起は前記羽根の上部から延伸し、前記シュラウドは１つ以上の穴を備え、前記シュラウドは、各突起がそれぞれの穴を通って突出するように前記インペラー及び前記ディフューザーを覆い、前記シュラウドは接着剤により前記突起に固定される、圧縮機であって、
前記穴及び前記突起を覆うシールリングを備え、前記シールリングは前記接着剤により前記シュラウドに固定され、前記接着剤は、前記シールリングの内周及び外周の周りで、前記シュラウドと前記シールリングの間にシールを形成する、
圧縮機。
各突起は前記羽根の第１の部分から延伸し、前記シュラウドは前記羽根の第２の部分の上に置かれる、請求項１又は２に記載の圧縮機。
圧縮機を組み立てる方法であって、
インペラーと、ディフューザーと、シュラウドとを準備する工程であって、前記ディフューザーは複数の羽根と１つ以上の突起とを備え、各突起は前記羽根の上部から延伸し、
前記シュラウドは１つ以上の穴を備える、準備する工程と、
各突起がそれぞれの穴を通って突出するように、前記インペラーと前記ディフューザーを前記シュラウドで覆う工程と、
前記シュラウドと各突起の間に接着剤を塗布し、前記シュラウドを前記ディフューザーに固定する工程と
を備える方法であって、
前記シュラウドは谷部を区分する１対の壁を備え、前記谷部内に前記穴が配置され、
前記接着剤を前記谷部の周りに塗布する工程を備える、
方法。
圧縮機を組み立てる方法であって、
インペラーと、ディフューザーと、シュラウドとを準備する工程であって、前記ディフューザーは複数の羽根と１つ以上の突起とを備え、各突起は前記羽根の上部から延伸し、
前記シュラウドは１つ以上の穴を備える、準備する工程と、
各突起がそれぞれの穴を通って突出するように、前記インペラーと前記ディフューザーを前記シュラウドで覆う工程と、
前記シュラウドと各突起の間に接着剤を塗布し、前記シュラウドを前記ディフューザーに固定する工程と
を備える方法であって、
前記穴及び突起をシールリングで覆う工程を備え、
前記接着剤は前記シールリングの内周及び外周の周りにシールを形成する、
方法。
前記シールリングは環帯の内周及び外周から下方に延伸する前記環帯及びリップを備え、
前記接着剤が前記リップにより前記突起に向けて移動させられるよう前記シールリングを前記接着剤に押し付ける工程を備える、請求項５に記載の方法。
前記接着剤は第１の環状ビーズ及び第２の環状ビーズとして塗布され、前記シールリングは前記第１のビーズにその外周において接触し、前記第２のビーズにその内周において接触する、請求項５又は６に記載の方法。