(57)【要約】  本開示は、商用車用のスクリュコンプレッサ（１０）であって、オイル（２２）が充填されたケーシング（２０）と、少なくとも１対のコンプレッサスクリュ（１６，１８）とを有しており、前記コンプレッサスクリュは前記ケーシング（２０）内に収容されていて、前記スクリュコンプレッサ（１０）に供給された空気を圧縮するために機能しており、組み付け状態で、前記ケーシング（２０）に熱交換器（７４）が直接載着されて組み付けられており、前記熱交換器により、前記ケーシング（２０）内に含まれる前記オイル（２２）の温度を制御することができる、商用車用のスクリュコンプレッサ（１０）に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用車用のスクリュコンプレッサ（１０）であって、オイル（２２）が充填されたケーシング（２０）と、少なくとも１対のコンプレッサスクリュ（１６，１８）とを有しており、前記コンプレッサスクリュは前記ケーシング（２０）内に収容されていて、前記スクリュコンプレッサ（１０）に供給された空気を圧縮するために機能しており、
組み付け状態で、前記ケーシング（２０）に熱交換器（７４）が直接載着されて組み付けられており、前記熱交換器により、前記ケーシング（２０）内に含まれる前記オイル（２２）の温度を制御することができる、商用車用のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項２】
前記熱交換器（７４）を取り付けるために、前記ケーシング（２０）に環状付設部（６０）が設けられている、請求項１記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項３】
２つの環状付設部（６０ａ，６０ｂ）が前記ケーシング（２０）に設けられている、請求項２記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項４】
前記環状付設部（６０ａ，６０ｂ）は互いに同心的に配置されている、請求項３記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項５】
前記ケーシングは、前記熱交換器（７４）を取り付けるためのねじ（９２）用の収容部を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項６】
前記ねじ（９２）用の前記収容部（９０）は、前記両環状付設部（６０ａ，６０ｂ）の内側に設けられている、請求項５ならびに請求項３または４記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項７】
前記ねじ（９２）は中空ねじである、請求項５または６記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項８】
前記中空ねじ（９２）は、前記熱交換器（７４）へと案内される前記オイル（２２）もしくは前記熱交換器（７４）から前記ケーシング（２０）へと戻し案内される前記オイル（２２）のための流体通路として働く、請求項７記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項９】
前記熱交換器（７４）は水冷式であって、特に水・凍結防止剤混合物による水冷式である、請求項１から８までのいずれか１項記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項１０】
前記熱交換器（７４）は空冷式である、請求項１から８までのいずれか１項記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項１１】
前記ケーシング（２０）内にある前記オイル（２２）のオイル温度を監視することができ、かつ目標値へと調整することができる温度調整弁（６６）ならびに開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置が設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用車用のスクリュコンプレッサに関する。
【０００２】
従来技術により既に、商用車用のスクリュコンプレッサが公知である。このような形式のスクリュコンプレッサは、例えば商用車のブレーキシステムのために必要な圧縮空気を準備するために使用される。
【０００３】
この関連で特に、オイルが充填されたコンプレッサ、特にスクリュコンプレッサも公知であり、このようなコンプレッサでは、オイル温度の制御が課題である。オイル温度の制御は通常、オイルが充填されたコンプレッサおよびオイル循環路に温度調整弁を介して接続されている外部のオイルクーラを設けることにより実施される。この場合、オイルクーラは、互いに分離された２つの循環路を有する熱交換器であって、高温の流体、すなわちコンプレッサオイル用の第１の循環路と、冷却流体用の第２の循環路とが設けられている。冷却流体としては例えば、空気、凍結防止剤を含む混合水、またはその他のオイルを使用することができる。
【０００４】
そしてこのオイルクーラは、管路またはホースを介してコンプレッサオイル循環路に接続されなければならず、オイル循環路は漏れに対して防護されていなければならない。
【０００５】
さらに、この外部の容積には、オイルを充填しなければならないので、オイルの総量も増大される。これによりシステム慣性は増大される。さらに、オイルクーラは、周囲に存在している保持体、または別個の保持体によって、機械的に収納されて取り付けられなければならず、このことは付加的な取付け手段、ひいては構成スペースも必要とする。
【０００６】
米国特許第４７８００６１号明細書（US 4,780,061）により既に、組み込まれたオイル冷却部を備えたスクリュコンプレッサが公知である。
【０００７】
さらに、独国特許出願公開第３７１７４９３号明細書（DE 37 17 493 A1）には、コンパクトなケーシング内に配置されたスクリュ圧縮機装置が開示されており、このスクリュ圧縮機装置は、スクリュコンプレッサの電気モータ上にあるオイルクーラを有している。
【０００８】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の商用車用のスクリュコンプレッサを改良して、特に、より簡単に形成されて、システム全体の熱慣性を減じることができるようにすることにある。
【０００９】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えたスクリュコンプレッサにより解決される。これによると、商用車用のスクリュコンプレッサであって、オイルが充填されたケーシングが設けられており、さらにこのスクリュコンプレッサは少なくとも１対のコンプレッサスクリュ（コンプレッサロータとも言う）を有しており、これらのコンプレッサスクリュはケーシング内に収容されていて、スクリュコンプレッサに供給された流体を、特に空気を圧縮するために機能しており、この場合、スクリュコンプレッサの組み付け状態で、ケーシングに熱交換器が直接載着されて組み付けられており、この熱交換器により、ケーシング内に含まれるオイルの温度を制御することができる、商用車用のスクリュコンプレッサが設けられる。
【００１０】
本発明の根底を成す思想は、ケーシングに熱交換器を直接載着することにより、オイルの全体として必要な体積および無駄な体積を減じることができる、というものである。特に、スクリュコンプレッサのケーシングに熱交換器を直接載着することにより、スクリュコンプレッサケーシングから出て熱交換器内へと到る大きな接続経路は不要である。むしろ、オイルを、スクリュコンプレッサから熱交換器内へと直接導入することができる。したがって必要なオイル体積は比較的少なく保たれる。システムの熱慣性は減じられる。したがって換言すると、無駄な体積が減じられるか、もしくは、ケーシング内室と熱交換器との間の管路にオイルを充填してオイル循環を可能にするために、オイルを充填しなければならない容積が減じられる。さらにこれにより、ケーシングの外側で必要な管路が省かれ、または少なくともより短い長さで設けられればよいので、漏れの危険は著しく減じられる。
【００１１】
これまでに公知のスクリュコンプレッサと比較して、オイルが温度調整弁により制御されて最初は全く熱交換器／クーラを貫流せず、これにより迅速に作動温度に達するならば、特に始動段階でオイルは迅速に作動温度となる。
【００１２】
さらに、ケーシングは、熱交換器を取り付けるための環状付設部を有していてよい。環状付設部により、ケーシングに対する熱交換器の簡単かつ正確な位置決めが可能である。環状付設部を介してさらに、軸方向および半径方向で簡単かつ確実なシールも、簡単に実現可能である。
【００１３】
さらには、熱交換器をスクリュコンプレッサのケーシングに取り付けるために用いることができる２つの環状付設部がケーシング内に設けられていてもよい。二重の環状付設部を介して、シール作用を改善することができる。なぜならば、これにより、例えば一種のラビリンスシールを可能とすることができるので、両環状付設部の壁の間の中間室は、ケーシングと熱交換器との間の流体管路として利用することもできる。
【００１４】
特に、両環状付設部は同心的に形成されていてもよい。これにより、ケーシングに対する熱交換器の位置決めが容易になる。さらに、両環状付設部の同心的な配置は、ケーシングに載着される熱交換器を、ケーシングに対する接続部で相応にシールするために必要なシール作用に関しても有効である。
【００１５】
さらに、ケーシングは、熱交換器を取り付けるためのねじ用の収容部を有していてよい。これにより、ねじによってケーシングに熱交換器を簡単に取り付けることができる。
【００１６】
特に、ねじ用の収容部が、両環状付設部の内側に設けられていることが考えられる。これにより、両環状付設部を介して行われる熱交換器の心合わせ、ならびに両環状付設部の内側に収容されているねじによる取付けを、実質的に１回の簡単な作業ステップで行うことができる。
【００１７】
さらに、熱交換器を取り付けるためのねじは中空ねじであってよい。中空ねじを介して、オイルを熱交換器に供給することができ、もしくは中空ねじを介してオイルを熱交換器からスクリュコンプレッサのケーシング内へと戻し案内することができる。
【００１８】
特に、中空ねじは、熱交換器へと案内されたオイルもしくは熱交換器からケーシングへと戻し案内されるオイルのための流体通路として働くことができる。
【００１９】
熱交換器が空冷式に構成されていることが考えられる。
【００２０】
熱交換器は水冷式に構成されていてもよい。例えば、冷却水には凍結防止剤、例えばメチレングリコール等が添加されていてもよい。
【００２１】
さらに、ケーシング内にあるオイルのオイル温度を監視することができ、かつ目標値へと調整することができる温度調整弁ならびに開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置を設けることができる。これにより、熱交換器を必要な場合にだけ使用することもできる。これにより、例えばスクリュコンプレッサの始動時に、より迅速に作動温度に到達することが可能である。
【００２２】
本発明のさらなる詳細および利点は、図示した実施例につき詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるスクリュコンプレッサの概略的な断面図である。
【図２】スクリュコンプレッサの斜視図である。
【図３】図２に示したスクリュコンプレッサの別の斜視図である。
【図４】熱交換器および図２のスクリュコンプレッサのケーシングの一部の概略的な斜視部分図である。
【００２４】
図１には、本発明の実施例によるスクリュコンプレッサ１０が概略的な断面図で示されている。
【００２５】
スクリュコンプレッサ１０は、このスクリュコンプレッサ１０を、ここには図示されていない電気モータに機械的に取り付けるための取付けフランジ１２を有している。
【００２６】
しかしながら入力軸１４は示されており、この入力軸を介して、電気モータからトルクが両スクリュ１６および１８のうちの一方に、すなわちスクリュ１６に伝達される。
【００２７】
スクリュ１８はスクリュ１６に噛み合っていて、スクリュ１６によって駆動される。
【００２８】
スクリュコンプレッサ１０はケーシング２０を有していて、このケーシング内に、スクリュコンプレッサ１０の主要な構成要素が収容されている。
【００２９】
ケーシング２０にはオイル２２が充填されている。
【００３０】
スクリュコンプレッサ１０のケーシング２０の空気入口側には入口管片２４が設けられている。この場合、入口管片２４は、この入口管片にエアフィルタ２６が配置されているように形成されている。さらに、空気入口管片２４には半径方向で空気入口２８が設けられている。
【００３１】
入口管片２４と、ケーシング２０に入口管片２４が取り付けられている個所との間の領域には、ばね荷重が加えられたバルブインサート３０が設けられており、この場合、軸方向シールとして構成されている。
【００３２】
このようなバルブインサート３０は逆止弁として機能する。
【００３３】
バルブインサート３０の下流には、空気を両スクリュ１６，１８に供給する空気供給通路３２が設けられている。
【００３４】
両スクリュ１６，１８の出口側には、上昇管路３６を備えた空気出口管３４が設けられている。
【００３５】
上昇管路３６の端部の領域には温度センサ３８が設けられており、この温度センサによってオイル温度を監視することができる。
【００３６】
さらに、空気出口領域には、空気／オイル分離エレメント４２のためのホルダ４０が設けられている。
【００３７】
空気／オイル分離エレメントのためのホルダ４０は、（図１に示したような）組み付け状態で底面側の領域に、空気／オイル分離エレメント４２を有している。
【００３８】
さらに、空気／オイル分離エレメント４２の内部には、相応のフィルタスクリーンもしくは公知の濾過およびオイル分離装置４４が設けられているが、これについてはより詳しくは特記しない。
【００３９】
空気／オイル分離エレメントのためのホルダ４０は、組み付け状態および作動準備完了状態（すなわち図１に示したような状態）に関して中央上方領域に、空気出口開口４６を有しており、この空気出口開口は逆止弁４８および最低圧力弁５０に通じている。逆止弁４８および最低圧力弁５０は、組み合わせられた１つの共通の弁として形成されてもよい。
【００４０】
逆止弁４８に続いて、空気出口５１が設けられている。
【００４１】
空気出口５１は、通常、相応に公知の圧縮空気消費器に接続されている。
【００４２】
空気／オイル分離エレメント４２内に存在する分離されたオイル２２を再びケーシング２０内に戻し案内するために、上昇管路５２が設けられていて、この上昇管路は、空気／オイル分離エレメント４２のためのホルダ４０から出発して、ケーシング２０内へ移行するところに、濾過および逆止弁５４を有している。
【００４３】
濾過および逆止弁５４の下流では、ケーシング孔内にノズル５６が設けられている。オイル戻し案内管路５８は、スクリュ１６またはスクリュ１８のほぼ真ん中の領域に戻されて、このスクリュに再びオイル２２を供給する。
【００４４】
組み付け状態にあるケーシング２０の底面領域には、オイル排出ねじ５９が設けられている。オイル排出ねじ５９を介して、相応のオイル排出開口が開かれ、この開口を介してオイル２２を排出することができる。
【００４５】
ケーシング２０の下方領域には、オイルフィルタ６２が取り付けられる付設部６０も設けられている。ケーシング２０内に配置されているオイルフィルタ入口通路６４を介して、オイル２２はまずは温度調整弁６６に案内される。
【００４６】
温度調整弁６６の代わりに、ケーシング２０内にあるオイル２２のオイル温度を監視することができ、かつ目標値へと調整することができる開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置が設けられてよい。
【００４７】
次いで温度調整弁６６の下流には、オイルフィルタ６２のオイル入口があり、このオイルフィルタは、中央の戻し案内管路６８を介してオイル２２を再び、スクリュ１８へと、またはスクリュ１６へと戻し案内するが、軸１４のオイル潤滑される軸受７０にも戻し案内する。軸受７０の領域にはノズル７２も設けられていて、このノズルはケーシング２０内で戻し案内管路６８に連通して設けられている。
【００４８】
クーラ７４は、図２〜図４につき以下にさらに詳しく説明するように付設部６０に接続されている。
【００４９】
ケーシング２０の（組み付け状態に関して）上方領域には、ケーシング２０内の高すぎる圧力を減圧することができる安全弁７６が位置している。
【００５０】
最低圧力弁５０の手前に、放圧弁８０に通じるバイパス管路７８が位置している。空気供給通路３２との接続によって制御されるこの放圧弁８０を介して、空気入口２８の領域に空気を戻し案内することができる。この領域には、示されていない空気抜き弁およびノズル（供給管路の縮径部）が設けられていてよい。
【００５１】
さらに、ケーシング２０の外壁にほぼ管路３４の高さにオイルレベルセンサ８２を設けることができる。このオイルレベルセンサ８２は例えば、光学センサであってよく、センサ信号により、作動中に油面がオイルレベルセンサ８２の上方にあるかどうか、またはオイルレベルセンサ８２が露出していて、これにより油面が相応に低下しているかどうかを検知することができるように構成され、調整されている。
【００５２】
このような監視との関連で、相応のエラー報知または警告をシステムの使用者に発する、もしくは伝えるアラームユニットを設けることもできる。
【００５３】
図１に示されたスクリュコンプレッサ１０の機能は以下の通りである：
空気は、空気入口２８を介して供給され、逆止弁３０を介してスクリュ１６，１８に到り、ここで空気は圧縮される。５〜１６倍に圧縮された空気オイル混合物は、スクリュ１６，１８を出た後、出口管３４を通って上昇管路３６を介して上昇し、温度センサ３８へと直接吹き付けられる。
【００５４】
まだ部分的にオイル粒子を含む空気は、次いで、ホルダ４０を介して空気／オイル分離エレメント４２へと案内され、相応の最低圧力に達すると空気出口管路５１へと到る。
【００５５】
ケーシング２０内に存在するオイル２２は、オイルフィルタ６２を介して、かつ場合によっては熱交換器７４を介して作動温度に保持される。
【００５６】
冷却が不要な場合は、熱交換器７４は使用されず、オンにもされていない。
【００５７】
相応のスイッチオンは、温度調整弁６６を介して行われる。オイルフィルタ６２における浄化後、オイルは管路６８を介してスクリュ１８にまたはスクリュ１６に供給されるが、軸受７０にも供給される。スクリュ１６またはスクリュ１８には、戻し案内管路５２，５８を介してオイル２２が供給され、この場合、オイル２２の浄化は、空気／オイル分離エレメント４２内で行われる。
【００５８】
図示されていない電気モータのトルクは、軸１４を介してスクリュ１６に伝達され、このスクリュ１６はスクリュ１８に噛み合っており、この電気モータを介してスクリュコンプレッサ１０のスクリュ１６，１８は駆動される。
【００５９】
詳しくは図示されていない放圧弁８０に基づいて、作動状態で例えばスクリュ１６，１８の出口側に形成される高圧が、供給管路３２の領域で閉じ込められることがなく、特にコンプレッサの始動時に供給管路３２の領域には常に低い入口圧が、特に大気圧が存在していることが保証される。さもないと、コンプレッサの始動により最初に、駆動モータに過剰に負荷をかける極めて高い圧力がスクリュ１６，１８の出口側に発生してしまう恐れがある。
【００６０】
図２には、ケーシング２０に直接載着されている熱交換器７４が斜視図で示されている。
【００６１】
すなわち組み付け状態では、熱交換器７４はケーシング２０に直接載着されて組み付けられており、熱交換器７４により、ケーシング２０内に含まれるオイル２２の温度を制御することができる。
【００６２】
さらに図３に示されているように、熱交換器７４の取付けのために、外側リング６０ａと内側リング６０ｂとを備えた同心的な二重の半径方向に離間した環状付設部６０が設けられている。
【００６３】
半径方向付設部６０ｂの内側には、中空ねじ９２をねじ込むために役立つ収容部９０が設けられている。
【００６４】
この場合、中空ねじ９２は、１つにはオイルクーラ７４の位置固定のために用いられ、もう１つには、図４に示したように、オイルクーラ７４を通って案内されて冷却されたオイル２２を、中空ねじ内通路９２ａを通してケーシング２０内へと戻し案内するために用いられる。同心的な環状付設部６０ａと６０ｂとの間の領域９８は、オイル２２をオイルクーラ７４へと供給するために利用される。
【００６５】
この場合、オイルクーラ７４は水冷式（特に、凍結防止剤を添加した水冷式）として形成されている。別の実施形態では、空冷式の熱交換器を使用することもできる。
【００６６】
冷媒の供給は、接続部９４，９６（図２および図４参照）を介して行われる。
【００６７】
図４に示したように、熱交換器構造はこの場合、積層体状に形成されている、もしくはこの場合、確証のある公知の多板構造体として形成されている。
【符号の説明】
【００６８】
１０  スクリュコンプレッサ
１２  取付けフランジ
１４  入力軸
１６  スクリュ
１８  スクリュ
２０  ケーシング
２２  オイル
２４  入口管片
２６  エアフィルタ
２８  空気入口
３０  バルブインサート
３２  空気供給通路
３４  空気出口管
３６  上昇管路
３８  温度センサ
４０  空気／オイル分離エレメントのためのホルダ
４２  空気／オイル分離エレメント
４４  フィルタスクリーンもしくは公知の濾過もしくはオイル分離装置
４６  空気出口開口
４８  逆止弁
５０  最低圧力弁
５１  空気出口
５２  上昇管路
５４  濾過および逆止弁
５６  ノズル
５８  オイル戻し案内管路
５９  オイル排出ねじ
６０  付設部
６０ａ  外側リング
６０ｂ  内側リング
６２  オイルフィルタ
６４  オイルフィルタ入口通路
６６  温度調整弁
６８  戻し案内管路
７０  軸受
７２  ノズル
７４  クーラ、熱交換器
７６  安全弁
７８  バイパス管路
８０  放圧弁
８２  オイルレベルセンサ
９０  収容部
９２  中空ねじ
９２ａ  中空ねじ内通路
９４  接続部
９６  接続部
９８  領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019532221.tif 000006
【国際調査報告】
2019532221.tif 000007
2019532221.tif 000008
2019532221.tif 000009
2019532221.tif 000010
2019532221.tif 000011
2019532221.tif 000012