(57)【要約】  本発明は、商用車用のスクリュコンプレッサシステム（１００）であって、少なくとも１つのスクリュコンプレッサ（１０）と、少なくとも１つのスクリュコンプレッサ駆動装置と、少なくとも１つの温度センサ（３８）と、少なくとも１つの開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）とを有しており、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）はスクリュコンプレッサ駆動装置と温度センサ（３８）とに接続されており、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）は、温度センサ（３８）から受け取った温度閾値信号に基づいて、スクリュコンプレッサ駆動装置を回転数に関して駆動制御するように構成されている、商用車用のスクリュコンプレッサシステム（１００）に関する。
2019536943.tif 000002
【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システム（１００）であって、少なくとも１つのスクリュコンプレッサ（１０）と、少なくとも１つのスクリュコンプレッサ駆動装置と、少なくとも１つの温度センサ（３８）と、少なくとも１つの開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）とを有しており、前記開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）は前記スクリュコンプレッサ駆動装置と前記温度センサ（３８）とに接続されており、前記開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）は、前記温度センサ（３８）から受け取った温度閾値信号に基づいて、前記スクリュコンプレッサ駆動装置を回転数に関して制御するように構成されている、商用車用のスクリュコンプレッサシステム（１００）。
【請求項２】
前記開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）は、前記スクリュコンプレッサ（１０）の構成部分である、請求項１記載のスクリュコンプレッサシステム（１００）。
【請求項３】
前記開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）は、前記商用車の空気処理システムの構成部分である、請求項１記載のスクリュコンプレッサシステム（１００）。
【請求項４】
前記開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）は、前記商用車のエンジン制御装置または車両制御装置の構成部分である、請求項１記載のスクリュコンプレッサシステム（１００）。
【請求項５】
前記開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）は、別個の開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）である、請求項１記載のスクリュコンプレッサシステム（１００）。
【請求項６】
前記開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）は、前記スクリュコンプレッサ（１０）における予め規定された温度限界値の超過を知らせる温度閾値信号を受け取った際に、前記スクリュコンプレッサ駆動装置をオフにするように構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のスクリュコンプレッサシステム（１００）。
【請求項７】
前記開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット（１１０）は、前記スクリュコンプレッサ（１０）における予め規定された温度限界値を下回ったことを知らせる温度閾値信号を受け取った際にのみ、前記スクリュコンプレッサ駆動装置をオンにすることができるように構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のスクリュコンプレッサシステム（１００）。
【請求項８】
前記スクリュコンプレッサシステム（１００）は温度調整弁（６６）を有していない、請求項１から７までのいずれか１項記載のスクリュコンプレッサシステム（１００）。
【請求項９】
前記スクリュコンプレッサシステム（１００）はオイル冷却のための熱交換器（７４）を有していない、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システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのスクリュコンプレッサと、このスクリュコンプレッサを駆動開ループ制御および／または駆動閉ループ制御するための少なくとも１つの開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットとを有している、商用車用のスクリュコンプレッサシステムに関する。
【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】
冒頭で述べた形式のスクリュコンプレッサは例えば既に独国特許発明第１０２００４０６０４１７号明細書（DE 10 2004 060 417 B4）により公知である。
【０００９】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式のスクリュコンプレッサシステムを改良して、特に、スクリュコンプレッサの駆動開ループ制御および／または駆動閉ループ制御を簡単かつ確実に構成できるようにすることである。
【００１０】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えた商用車用のスクリュコンプレッサシステムにより解決される。これによると、商用車用のスクリュコンプレッサシステムであって、少なくとも１つのスクリュコンプレッサと、少なくとも１つのスクリュコンプレッサ駆動装置と、少なくとも１つの温度センサと、少なくとも１つの開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットとを有しており、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットはスクリュコンプレッサ駆動装置と温度センサとに接続されており、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットは、温度センサから受け取った温度閾値信号に基づいて、スクリュコンプレッサ駆動装置を回転数に関して制御するように構成されている、商用車用のスクリュコンプレッサシステムが設けられている。
【００１１】
本発明の根底を成す思想は、スクリュコンプレッサ内の温度に依存して、スクリュコンプレッサ駆動装置を相応に制御することにより、スクリュコンプレッサシステムの温度管理を行うことができる、というものである。スクリュコンプレッサ駆動装置の回転数により、スクリュコンプレッサの温度も大きく影響を受ける。所定の温度に達すると、スクリュコンプレッサ駆動装置の回転数の適合により、温度を相応に上げるまたは下げることもできる。特に、スクリュコンプレッサシステムは比較的大きく形成されているので、スクリュコンプレッサ内に存在するオイル量に基づき、温度変化につながる所定の慣性が生じることが考えられる。さらに、通常は部分負荷運転または比較的僅かな負荷による運転のために設計されていて、常に全負荷運転で作動される必要がないスクリュコンプレッサシステムであることも考えられる。
【００１２】
例えば、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットは、スクリュコンプレッサシステムの構成部分であってよい。これによりコンパクトな構造が形成され、外部の構成要素に関与する必要はない。
【００１３】
基本的には、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットは、商用車の空気処理システムの構成部分であることも考えられる。この場合、簡単に一緒に使用することができる相応の制御装置が既に存在している。
【００１４】
開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットは、商用車のエンジン制御装置または車両制御装置の構成部分であることも考えられる。この場合も、商用車の既存の構成要素を利用することができる。
【００１５】
しかしながら基本的には、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットは、別個の開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットとして形成されていることも考えられる。これにより、例えば簡単な組み立ておよび簡単な交換もしくは簡単なアップグレードも可能である。
【００１６】
さらに、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットは、スクリュコンプレッサにおける予め規定された温度限界値の超過を知らせる温度閾値信号を受け取った際に、スクリュコンプレッサ駆動装置をオフにするように構成されていることが考えられる。これにより、簡単かつ効果的に極めて短時間で、スクリュコンプレッサ内の温度低下を達成することができる。
【００１７】
スクリュコンプレッサ駆動装置のオフにより達成されるスクリュコンプレッサの無作動状態では、スクリュコンプレッサ内でそれ以上熱は発生しないので、スクリュコンプレッサを冷却することができる。
【００１８】
さらに、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットは、スクリュコンプレッサにおける予め規定された温度限界値を下回ったことを知らせる温度閾値信号を受け取った際にのみ、スクリュコンプレッサ駆動装置をオンすることができるように構成されていることが考えられる。基本的には、スクリュコンプレッサにおける予め規定された温度限界値を下回ったことを知らせる温度閾値信号は、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットによって受け取られる、スクリュコンプレッサ駆動装置のオフを発動する温度閾値信号とは異なっていてよい。しかしながらこれらの温度閾値信号は同一であってもよい。温度が高すぎる場合のスクリュコンプレッサの始動または再始動を阻止することにより、スクリュコンプレッサシステムもしくはスクリュコンプレッサにおける温度の簡単であると同時に確実な開ループ制御もしくは閉ループ制御が可能となる。
【００１９】
スクリュコンプレッサシステムは温度調整弁を有していなくてよい。基本的には、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットを構成することにより、スクリュコンプレッサの温度管理を効果的に行うことができ、この場合、通常は温度調整弁を有しているオイル冷却回路の熱に応じた接続は不要である。したがって、スクリュコンプレッサシステムのこのような構成部分を省くことができる。
【００２０】
基本的にはさらに、スクリュコンプレッサシステムはオイル冷却のための熱交換器も有していなくてよい。比較的高価なこのような構成部分を省くことにより全体として、スクリュコンプレッサシステムの構造を簡単にすることができる。
【００２１】
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】
【００２２】
【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】本発明によるスクリュコンプレッサシステムを概略的に示す図である。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
ケーシング２０にはオイル２２が充填されている。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
逆止弁４８に続いて、空気出口５１が設けられている。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
クーラ７４は付設部６０に接続されている。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
詳しくは図示されていない放圧弁８０に基づいて、作動準備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。
【００５９】
図２には概略図で、図１に示したスクリュコンプレッサ１０を有している本発明によるスクリュコンプレッサシステム１００が示されている。
【００６０】
スクリュコンプレッサシステム１００はさらに、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット１１０を有しており、この制御ユニットは、温度センサ３８と、スクリュコンプレッサ１０のスクリュ１６，１８の駆動装置と、（トルクを入力軸１４に伝達する、図示されていない電気モータと）に接続されている。
【００６１】
開ループ制御ユニットおよび閉ループ制御ユニット１１０はこの場合、スクリュコンプレッサ１０の構成部分として形成されている。
【００６２】
しかしながら基本的には、開ループ制御ユニットおよび閉ループ制御ユニット１１０が、商用車の図示されていない空気処理システムの構成部分、商用車のエンジンまたは車両制御装置の構成部分、または別個の開ループ制御ユニットおよび閉ループ制御ユニット１１０として形成されていることを想定することができる。
【００６３】
開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット１１０は、温度センサ３８から受け取った温度閾値信号に基づいて、スクリュコンプレッサ駆動装置を回転数に関して制御するように構成されている。
【００６４】
この場合、特に、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット１１０は、スクリュコンプレッサ１０における予め規定された温度限界値の超過を知らせる温度閾値信号を受け取った際に、スクリュコンプレッサ駆動装置をオフにすることが想定されている。
【００６５】
スクリュコンプレッサ１０における予め規定された温度限界値を下回ったことを知らせる温度閾値信号が、温度センサ３８から開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット１１０に伝えられて初めて、スクリュコンプレッサの始動が再び可能となる。
【００６６】
簡単なインプリメンテーション（実装）を可能とするために、スクリュコンプレッサ１０のオンおよびオフのための温度限界値は好適には同一のものとして選択される。
【００６７】
しかしながら基本的にはこのために異なる限界値を設定することも考えられる。
【００６８】
温度限界値は、例えば通常の作動温度を約１０〜３０％上回るものとして選択することができる。
【００６９】
図２に示した構成により、スクリュコンプレッサシステム１００もしくはスクリュコンプレッサ１０は温度調整弁６６および熱交換器７４をもはや有していなくてよい、ということが可能となる。
【符号の説明】
【００７０】
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
１００  スクリュコンプレッサシステム
１１０  開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニット
【図１】
2019536943.tif 000003
【図２】
2019536943.tif 000004
【国際調査報告】
2019536943.tif 000005
2019536943.tif 000006
2019536943.tif 000007
2019536943.tif 000008
2019536943.tif 000009
2019536943.tif 000010