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Hintergrund der Erfindung
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Kompressoren und insbesondere Kompressoren,
die elektrisch betriebene Einrichtungen, wie beispielsweise einen
Elektromotor zum Antrieb des Kompressors enthalten, wie sie im Oberbegriff
von Patentanspruch 1 spezifiziert sind. Ein solcher Kompressor ist
in der
JP-A-2000-255252 beschrieben.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER
TECHNIK
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Dieser
bekannte Kompressor umfasst einen Elektromotor und einen Umrichter.
Der Umrichter steuert den Elektromotor, um den Kompressor anzutreiben.
Ferner wird der Umrichter durch gasförmiges Kühlmittel, das in den Kompressor
gesaugt wird, gekühlt.
Genauer gesagt, umfasst der Umrichter Wärmeradiatoren, die den Ansaugkanal
zum Ansaugen des Kühlmittels
in den Kompressor kontaktieren und der Wärmeradiator kühlt den
Umrichter.
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Die
EP 0 933 603 A1 offenbart
ein Kühlsystem
mit einem Umrichter zum Steuern eines Kompressors, der durch Fluid
gekühlt
ist, das durch eine Abzweigung eines Kühlkreises strömt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Kompressor vorgeschlagen, umfassend:
Ein
Kompressorgehäuse
mit einer Kompressionskammer, die innerhalb des Kompressorgehäuses definiert
ist, wobei die Kompressorkammer angeordnet und aufgebaut ist, um
ein über
eine Ansaugöffnung angesaugtes
Fluid zu komprimieren und auszugeben; ein Gerätegehäuse, das mit dem Kompressorgehäuse gekoppelt
ist; eine Steuerungseinrichtung, die innerhalb des Gerätegehäuses angeordnet
ist und wärmeerzeugende
Einrichtungen umfasst, wobei die Steuerungseinrichtung ausgebildet
ist, um elektrische Komponenten des Kompressors zu steuern; und
einen Ansaugkanal, von dem ein Ende in Verbindung mit der Ansaugöffnung angeordnet
ist, um das Fluid in die Kompressionskammer einzuführen, dadurch
gekennzeichnet, dass das andere Ende des Ansaugkanals angeordnet
ist, um mit einer Kühlmittelrückführleitung
eines externen Klimaanlagenkreises in Verbindung zu stehen und der
Ansaugkanal durch das Gerätegehäuse tritt,
wobei die wärmeerzeugenden
Einrichtungen über
den Umfang des Ansaugkanals verteilt sind, um im Gebrauch des Kompressors
die wärmeerzeugenden
Einrichtungen der Steuerungseinrichtung durch Strömen des
Fluids von der Kühlmittelrückführleitung
durch den Ansaugkanal und in die Kompressionskammer direkt zu kühlen.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
verbesserte Kompressoren schaffen, die eine elektrische Steuereinrichtung
des Kompressors effektiver kühlen
können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung und um zu zeigen wie selbige umgesetzt werden kann,
wird nun rein beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen Bezug
genommen, in denen:
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1 einen
repräsentativen
Spiralkompressor zeigt;
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2 einen
Querschnitt entlang der Linie II-II in 1 zeigt;
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3 eine
repräsentative
Anordnung für
die entsprechenden Schaltelemente zeigt;
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4 eine
Querschnittsansicht einer Modifikation der repräsentativen Ausführungsform
zeigt;
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5 eine
Modifikation der Anordnung der Schaltelemente zeigt;
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6 eine
andere Modifikation der Anordnung der Schaltelemente zeigt; und
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7 eine
weitere Modifikation der Anordnung der Schaltelemente zeigt, wobei
diese Modifikation außerhalb
des Schutzbereichs der folgenden Patentansprüche liegt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Lehre können
die repräsentativen
Kompressoren z. B. ein Kompressorgehäuse, eine Kompressionskammer,
ein Gerätegehäuse, eine
Steuerungseinrichtung und einen Ansaugkanal umfassen. Die Kompressionskammer
kann innerhalb des Kompressorgehäuses
definiert sein und Fluid, das in die Kompressionskammer gesaugt
wird, wird komprimiert und dann ausgegeben. Die Steuerungseinrichtung
kann innerhalb des Gerätegehäuses angeordnet
sein und die Steuerungseinrichtung steuert vorzugsweise elektrische
Einrichtungen innerhalb des Kompressors. Z. B. kann ein Elektromotor
innerhalb des Kompressorgehäuses
angeordnet sein und den Kompressor antreiben. Ferner ist ein Umrichter
ein repräsentatives
Beispiel einer Steuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Lehre.
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Der
Ansaugkanal kann Fluid wie beispielsweise gasförmiges Kühlmittel in die Kompressionskammer
einführen.
Die Temperatur des Fluids innerhalb des Ansaugkanals ist üblicherweise
relativ niedrig verglichen mit der Temperatur des Fluids, das durch
den Kompressor komprimiert und aus diesem ausgegeben wurde. Vorzugsweise
tritt der Ansaugkanal derart in das Gerätegehäuse, dass das Fluid innerhalb
des Ansaugkanals die Steuerungseinrichtung (z. B. einen Umrichter),
die innerhalb des Gerätegehäuses angeordnet
ist, direkt kühlen
kann.
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Tritt
der Ansaugkanal in das Gerätegehäuse kann
die Steuerungseinrichtung innerhalb des Gerätegehäuses direkt und effektiv gekühlt werden.
Obwohl das Fluid im Ansaugkanal die Steuerungseinrichtung direkt
kühlen
kann, wird aufgrund der Trennung, die durch den Ansaugkanal geschaffen
wird, verhindert, dass die Steuerungseinrichtung dem Fluid direkt
ausgesetzt ist. Dadurch kann ein Korrodieren der Steuerungseinrichtung
verhindert werden, was eine Fehlfunktion der Steuerungseinrichtung verursachen
kann.
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Repräsentative
Kompressoren werden gelehrt, die vorzugsweise ein Kompressorgehäuse umfassen.
Eine Kompressionskammer kann innerhalb des Kompressorgehäuses definiert
sein. Ein Gerätegehäuse kann
in der Nähe
des Kompressorgehäuses angeordnet
sein und eine Steuerungseinrichtung kann innerhalb des Gerätegehäuses angeordnet sein.
Die Steuerungseinrichtung fungiert vorzugsweise zur Steuerung der
elektrischen Komponenten des Kompressors. Ein Ansaugkanal tritt
vorzugsweise durch das Gerätegehäuse, um
so eine effektive Fläche
zur direkten Kühlung
der Steuerungseinrichtung zu schaffen.
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Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Lehre kann ein adiabatischer Bereich, vorzugsweise zwischen
dem Kompressorgehäuse
und dem Gerätegehäuse, vorgesehen
sein. In einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehre kann das Gerätegehäuse, vorzugsweise auf oder
benachbart, der Außenfläche des
Kompressorgehäuses
angeordnet sein. Vorzugsweise treibt ein Elektromotor den Kompressor
entsprechend der Signale, die durch die Steuerungseinrichtung, die
z. B. ein Umrichter sein kann, kommuniziert werden, an. Bei einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehre kann die Position des adiabatischen Bereichs
gemäß der Anordnung
der elektrischen Komponenten des Kompressors gewählt werden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Lehre kann der adiabatische Bereich durch eine
Luftschicht definiert sein, die zwischen dem Kompressorgehäuse und
dem Gerätegehäuse vorhanden
ist. Optional kann der adiabatische Bereich ein Wärmesenkenmaterial
umfassen. Bei einer anderen Ausführungsform
kann ein wärmeisolierendes
Material innerhalb des Gerätegehäuses angeordnet
sein.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehre können
wärmeerzeugende
Elemente der Steuerungseinrichtung, vorzugsweise innerhalb des Gerätgehäuses, in
einer Position angeordnet sein, die nahe zu einer Außenfläche des
Ansaugkanals liegt. Z. B. kann die wärmeerzeugende Einrichtung bzw.
können
die wärmeerzeugenden
Einrichtungen so angeordnet sein, dass sie die Außenfläche des
Ansaugkanals direkt kontaktieren oder ein Abstand kann die wärmeerzeugende
Einrichtung bzw. die wärmeerzeugenden
Einrichtungen von der Außenfläche des
Ansaugkanals trennen.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehre kann die Außenfläche des Ansaugkanals im Wesentlichen
an die Außenform
der wärmeerzeugenden
Elemente angepasst sein. Z. B. kann die Außenfläche des Ansaugkanals eine planare
Fläche
umfassen. Darüber
hinaus kann der Ansaugkanal vorzugsweise mehrere Befestigungsflächen umfassen,
die in Umfangsrichtung des Ansaugkanals angeordnet ist. Somit können die wärmeerzeugenden
Elemente auf den entsprechenden Befestigungsflächen angeordnet werden.
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Repräsentative
Beispiele der vorliegenden Erfindung, welche Beispiele viele der
zusätzlichen Merkmale
und Verfahrenschritte in Kombination nutzen, werden nun unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen im Detail erläutert. Diese detaillierte Beschreibung
ist ausschließlich
dazu gedacht dem Fachmann weitere Details zum Praktizieren bevorzugter
Aspekte der vorliegenden Lehre zu vermitteln und ist nicht dazu
gedacht den Umfang der Erfindung zu begrenzen. Nur die Patentansprüche definieren den
Umfang der beanspruchten Erfindung. Daher können Merkmalskombinationen
und Schritte, die in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart sind
zum Ausführen
der Erfindung in ihrem breitsten Sinne nicht notwendig sein und
werden stattdessen nur zur speziellen Beschreibung einiger repräsentativer
Beispiele der Erfindung gelehrt, wobei die detaillierte Beschreibung
nur unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erfolgt.
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Ein
repräsentativer
Kompressor ist in den 1–3 dargestellt
und kann vorzugsweise in einem Kühlmittelkreislauf
in einer Fahrzeugklimaanlage Verwendung finden. Wie es in 1 dargestellt ist,
kann ein repräsentativer
Kompressor 1 ein Kompressorgehäuse 7, eine Kompressionskammer 32, die
zwischen einer stationären
Spirale 2 und einer bewegbaren Spirale 20 innerhalb
des Kompressorgehäuses 7 definiert
ist, umfassen. Ein Elektromotor 45 kann innerhalb des Kompressorgehäuses 7 vorgesehen
sein, um die bewegbare Spirale 20 anzutreiben. Ein Umrichter 60 kann
innerhalb eines Gerätegehäuses 70 vorgesehen
sein und ein Ansaugkanal 63 tritt durch das Gerätegehäuse 70,
um den Umrichter 60 direkt zu kühlen. Wie es oben diskutiert
wurde, ist ein Umrichter ein repräsentatives Beispiel einer „Steuerungseinrichtung" oder einer „Einrichtung
zum Steuern" gemäß der vorliegenden
Lehre.
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Das
Kompressorgehäuse 7 kann
ein Zentralgehäuse 4,
ein Motorgehäuse 6 und
Endgehäuse 2a umfassen.
Eine stationäre
Spirale 2 ist innerhalb des Endgehäuses 2a vorgesehen.
Eine bewegbare Spirale 20 und andere geeignete Einrichtungen
zum Antreiben der beweglichen Spirale 20 sind innerhalb des
Kompressorgehäuses 7 angeordnet.
Eine erste Endfläche
des Zentralgehäuses 4 ist
mit dem Endgehäuse 2a gekoppelt
und eine zweite Endfläche
des Zentralgehäuses 4 ist
mit dem Motorgehäuse 6 gekoppelt.
Eine Antriebswelle 8 ist durch Radiallager 10, 12,
die entsprechend innerhalb des Zentralgehäuses 4 und dem Motorgehäuse 6 angeordnet
sind, drehbar gehalten. Innerhalb des Zentralgehäuses 4 ist eine Kurbelwelle 14 integral
mit dem Ende der Antriebswelle 8 gekoppelt.
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Zwei
zueinander parallele planare Abschnitte 14a sind auf der
Kurbelwelle 14 definiert. In 1 ist jedoch
nur ein planarer Abschnitt 14a dargestellt, um die Erläuterungen
zu erleichtern. Eine Buchse 16 ist um die planaren Flächen 14a angeordnet,
so dass die Buchse 16 zusammen mit der Kurbelwelle 14 rotieren
kann. Ein Ausgleichgewicht 18 ist an einem Ende der Buchse 16 angebracht,
so dass das Ausgleichsgewicht 18 zusammen mit der Kurbelwelle 14 rotieren
kann. Die bewegbare Spirale 20 umfasst einen rohrförmigen Ansatz 24a auf
der Fläche
gegenüber
der stationären
Spirale 2 (auf der rechten Seite der bewegbaren Spirale 20 in 1).
Ferner ist die Buchse 16 mittels eines Nadellagers 22 mit
der Innenumfangsfläche
des Ansatzes 24a verbunden. Das Nadellager 22 ist
durch einen Anschlagring (in den Zeichnungen nicht besonders dargestellt)
mit der Innenumfangsfläche
des Ansatzes 24a gekoppelt.
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Die
stationäre
Spirale 2 umfasst eine stationäre Spiralwand 28,
die von einer Grundplatte 26 der stationären Spirale 2 in
Richtung der bewegbaren Spirale 20 vorragt. Die bewegbare
Spirale 20 umfasst eine bewegbare Spiralwand 30,
die von der Grundplatte 24 der bewegbaren Spirale 20 in
Richtung der stationären
Spirale 2 vorragt. Die stationäre Spiralwand 28 und
die bewegbare Spiralwand 30 sind benachbart zueinander
angeordnet und vorzugsweise ausgerichtet, um miteinander in Eingriff
zu gelangen bzw. zu kämmen.
Die Spiralwände
sind im Stand der Technik auch als Spiralhüllen bekannt und selbstverständlich können diese
Begriffe austauschbar verwendet werden.
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Die
stationäre
Spiralwand 28 und die bewegbare Spiralwand 30 kommen
an mehreren Positionen miteinander in Kontakt und sind im kämmenden
Eingriff positioniert. Als Folge sind mehrere Kompressionskammern 32 mit
einer Sichelform innerhalb eines Raums definiert, der durch die
stationäre
Spiralgrundplatte 26, die stationäre Spiralwand 28 und
die bewegbar Spiralwand 30 umgeben ist. Wird die Antriebswelle 8 gedreht,
umkreist oder umrundet die Kurbelwelle 14 die Drehachse
der Antriebswelle 8. Die Drehachse kann als die Mittellängsachse
der Antriebswelle 8 definiert sein. Somit definiert der
Abstand zwischen der Kurbelwelle 14 und der Drehachse der
Antriebswelle 8 den Durchmesser der Umlaufbahn. Umkreist
oder umrundet die bewegbare Spirale 20 die Drehachse der
Antriebswelle 8, versetzt das Ausgleichsgewicht 18 die
Zentrifugalkraft, die durch die Umrundung der bewegbaren Spirale 20 verursacht
wird. Die Kurbelwelle 14, die zusammen mit der Antriebswelle 8 rotiert,
die Buchse 16, das Nadellager 22, das zwischen
der Kurbelwelle 14 und dem Ansatz 24a der beweglichen
Spirale 20 vorgesehen ist, definieren einen Umrundungs-(orbital)-mechanismus 19,
um das Drehmoment der Antriebswelle 8 als eine umrundende
(orbitale) Bewegung auf die bewegbare Spirale 20 zu übertragen.
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Eine
Ausgabeöffnung 40 ist
innerhalb der Grundplatte 26 der stationären Spirale 2 definiert. Ferner
ist ein Ausgabeventil 54 innerhalb der Ausgabekammer 52 vorgesehen.
Das Ausgabeventil 54 ist so angeordnet, dass sie der Ausgabeöffnung zugewandt
ist, um die Ausgabeöffnung 50 zu öffnen oder zu
schließen.
Das Ausgabeventil 54 umfasst ein Blattventil 56 und
einen Halter 58. Das Blattventil 56 weist eine
Form auf, die ausreicht, um die Öffnung der
Ausgabeöffnung
zu bedecken. Der Halter 58 ist dem Blatteventil 56 zugewandt
und auf der gegenüberliegenden
Seite der Ausgabeöffnung 50 angeordnet.
Innerhalb der Ausgabekammer 52 sind das Blattventil 56 und
der Halter 58 an der Innenfläche der Grundplatte 26 der
stationären
Spirale 2 mittels eines Bolzens 54a befestigt.
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Das
Blattventil 56 wird basierend auf dem Druckunterschied
zwischen dem Druck innerhalb der Ausgabeöffnung 50 oder der
Kompressionskammer 32 und dem Druck innerhalb der Ausgabekammer 52 geöffnet und
geschlossen. Der Halter 58 hält das Blattventil 56 und
definiert auch die maximale Öffnung
des Blattventils 56.
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Mehrere
Räume (Vertiefungen) 34 sind
in gleichem Winkel innerhalb des Zentralgehäuses 4 angeordnet,
so dass sie zur Grundplatte 24 der bewegbaren Spirale 20 weisen.
Erste die Autorotation verhindernde Stifte 36 und zweite
die Autorotation verhindernde Stifte 38 sind innerhalb
der entsprechenden Räume 34 angeordnet.
Die ersten die Autorotation verhindernden Stifte 36 sind
an dem Zentralgehäuse 4 befestigt
und ragen von dem Zentralgehäuse 4 in
Richtung der bewegbaren Spirale 20 vor. Die zweiten die
Autorotation verhindernden Stifte 38 sind an der bewegbaren
Spirale 20 befestigt und ragen von der Grundplatte 24 der
bewegbaren Spirale 20 innerhalb des Raums 34 zum
Zentralgehäuse 4 vor.
Bei dieser Ausführungsform
sind insgesamt vier erste die Autorotation verhindernde Stifte 36 und zweite
die Autorotation verhindernde Stifte 38 vorgesehen. Jedoch
sind jeweils nur ein erster und zweiter die Autorotation verhindernder
Stift 36, 38 in 1 dargestellt.
Die Autorotation der bewegbaren Spirale 20 kann durch den
Eingriff der ersten die Autorotation verhindernden Stifte 36 mit
den zweiten die Autorotation verhindernden Stifte 38 verhindert
werden.
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In
Bezug auf den Elektromotor 45 ist ein Stator 46 auf
der Innenumfangsfläche
des Motorgehäuses 6 vorgesehen.
Ferner ist ein Rotor 48 mit der Antriebswelle 8 gekoppelt.
Der Stator 46 und der Rotor 48 definieren einen
Elektromotor, der die Antriebswelle 8 dreht. Somit sind
die vorliegenden Spiralkompressoren, insbesondere für Hybrid
oder Elektrofahrzeuge, die unter Verwendung von elektrischem Strom
betrieben werden, besonders sinnvoll. Ein Elektromotor ist jedoch
für die
vorliegende Lehre nicht wesentlich und der vorliegende Spiralkompressor
kann zur Verwendung mit Verbrennungsmotoren modifiziert werden.
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Bei
dem repräsentativen
Kompressor 1, wie er oben beschrieben wurde, weist das
Kompressorgehäuse 7 eine
ebenförmige
Befestigungsfläche 7a, die
auf der oberen Außenfläche des
Kompressorgehäuses 7 definiert
ist, auf. Vorzugsweise ist das Gerätegehäuse 70 an die Befestigungsfläche 7a gekoppelt.
Wie es in 1 dargestellt ist, trägt eine
Befestigungsplatte 65 mehrere Kondensatoren (kapazitive Widerstände) 64.
Der Umrichter 60 kann innerhalb des Gerätegehäuses 70 angeordnet
sein und umfasst vorzugsweise zwei Elemente. Das erste Element kann
ein relativ viel wärmeerzeugendes
Element, wie beispielsweise ein Schaltelement 62, das eine
relative große
Wärmemenge
erzeugt, sein. Das zweite Element kann ein relativ wenig wärmeerzeugendes
Element, wie beispielsweise ein Kondensator 64 sein, der
eine relativ geringe Wärmemenge
erzeugt.
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Die
Schaltelemente 62 sind vorzugsweise innerhalb eines zylindrischen
Abschnitts 70a des Gerätegehäuses 70 angeordnet.
Wie es in 1 dargestellt ist, tritt der
Ansaugkanal 63 durch das Gerätegehäuse 70 und kann ein
zylindrisches Element 63a und einen Kühlmitteleinführkanal 63b umfassen.
Der Kühlmitteleinführkanal 63b ist
innerhalb des zylindrischen Elements 63a definiert. Die
Schaltelemente 62 kontaktieren die Außenfläche des Kühlmitteleinführkanals 63b des
Ansaugkanals 63 vorzugsweise direkt.
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht des Ansaugkanals 63, in der mehrere
ebenförmige
Befestigungsflächen 63c entlang
des Außenumfangs
des zylindrischen Elements 63a angeordnet sind, um die entsprechenden
Schaltelemente 62 mit den Befestigungsflächen 63c zu
koppeln. In dieser repräsentativen
Ausführungsform
sind drei Befestigungsflächen 63c ausgebildet,
so dass eine Dreiecksform gebildet ist.
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Wie
es in 1 dargestellt ist, steht ein erstes Ende des Ansaugkanals 63 mit
der Ansaugöffnung 44 der
Kompressionskammer 32 in Verbindung. Ein zweites Ende des
Ansaugkanals 63 steht mit der Kühlmittelrückführleitung (in der Zeichnung
weg gelassen) des externen Klimaanlagenkreises in Verbindung.
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Das
Gerätegehäuse 70 umfasst
vorzugsweise ein wärmeisolierendes
Material, wie beispielsweise ein Kunstharz. Ein Verbindungselement 70c kann verwendet
werden, um die Bodenplatte 70b an der Befestigungsfläche 7a des
Kompressorgehäuses 7 anzubringen.
Ein Abstand c kann zwischen dem Gerätegehäuse 70 und dem Kompressorgehäuse definiert
sein. Ferner ist der Abstand C ein repräsentatives Beispiel eines „adiabatischen
Bereichs, der durch eine Luftschicht definiert ist" gemäß der vorliegenden
Lehre.
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Die
Schaltelemente 62 im Gerätegehäuse 70 und der Elektromotor 45 innerhalb
des Motorgehäuses 6 sind
durch einen leitenden Stift 66 und leitende Drähte 67 und 68 elektrisch
verbunden. Die leitenden Stifte 66 erstrecken sich durch
das Gerätegehäuse 70 und
das Kompressorgehäuse 7.
Elektrischer Strom um den Elektromotor 45 anzutreiben,
wird von den Schaltelementen 62 über die leitenden Stifte 66 und
die leitenden Drähte 67, 68 zugeführt.
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Die
Antriebswelle 8 wird mittels des Elektromotors 45 gedreht.
Der Elektromotor 45 wird durch den Umrichter 60,
der innerhalb des Gerätegehäuses 70 angeordnet
ist, betrieben. Läuft
die Kurbelwelle 14, um läuft die bewegbar Spirale 20,
die mit der Kurbelwelle 14 durch den Ansatz 24a und
die Nadellager 22 verbunden ist um die Drehachse der Antriebswelle 8 um.
Wenn die bewegliche Spirale 20 in Bezug auf die stationäre Spirale 2 umläuft, wird
ein gasförmiges Kühlmittel
(Fluid) aus dem Ansaugkanal 63 über die Ansaugöffnung 44 in
die Kompressionskammer 32 eingesaugt. Die Kompressionskammer 32 reduziert das
Volumen des gasförmigen
Kühlmittels,
wenn sich die Kompressionskammer in Richtung der Mitte der Spiralen 2, 20 bewegt.
Aufgrund der Volumenreduzierung der Kompressionskammer 32 und
somit des gasförmigen
Kühlmittels
wird das gasförmige
Kühlmittel
komprimiert und erreicht einen Hochdruckzustand. Das komprimierte
gasförmige
Hochdruckkühlmittel
wird aus der Ausgabeöffnung 50 zum
Kühl- oder
Heizkreis des Fahrzeugklimaanlagensystems (in den Zeichnungen nicht
besonders dargestellt) über
die Ausgabekammer 52 ausgegeben, wenn das Ausgabeventil 54 die
Ausgabeöffnung 50 öffnet.
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Das
komprimierte gasförmige
Hochdruckkühlmittel
wird aus der Ausgabenöffnung 50 zum
Klimaanlagensystem außerhalb
des Kompressors 1 über
eine Ausgabekammer 52 ausgegeben, wenn das Ausgabeventil 54 die
Ausgabeöffnung 50 öffnet. Obwohl
es in den Zeichnungen nicht besonders dargestellt ist, kann das
Hochdruckkühlmittel,
das aus dem repräsentative
Kompressor 1 ausgegeben wird, einem Klimaanlagensystem
zugeführt
werden, das einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer
umfasst. Dann wird das Kühlmittel
wiederum über
den Ansaugkanal 63 und die Ansaugöffnung 44 in den Kompressor 1 eingesaugt.
Das Kühlmittel,
das einen relativ niedrigen Druck und eine niedrige Temperatur innerhalb
des Ansaugkanals 63 hat, wird dann die Wärme absorbieren,
die durch die Schaltelemente 62 innerhalb des Gerätegehäuses 70 erzeugt
wurde. Somit können
die wärmeerzeugenden
Elemente, wie beispielsweise die Schaltelemente 62 mittels
des gasförmigen
Kühlmittels,
das durch den Ansaugkanal 63 strömt, direkt und schnell gekühlt werden.
Weil das gasförmige
Kühlmittel,
das durch den Ansaugkanal 63 tritt, die wärmeerzeugenden
Elemente in dem Gerätegehäuse 70 direkt
kühlt, ist
selbstverständlich
keine spezielle die wärmeabführende Einrichtung
wie beispielsweise Wärmeradiatoren
erforderlich, um die wärmeerzeugenden
Elemente zu kühlen.
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Gemäß dieser
repräsentativen
Ausführungsform
kontaktiert der Ansaugkanal 63 nur die viel wärmeerzeugenden
Elemente wie die Schaltelemente 62, die innerhalb des Gerätegehäuses 70 angeordnet
sind, direkt. Mit anderen Worten kann durch funktionales Trennen
des Umrichters 60 in zwei Abschnitte, d. h. viel und wenig
wärmeerzeugende
Elemente und durch selektives Kühlen
nur der viel wärmeerzeugenden
Elemente die Kühleffizienz
des Umrichters maximiert werden. Darüber hinaus umfasst insbesondere,
wie es in 3 dargestellt ist, der Ansaugkanal 63 mehrere
planare Flächen 63c und
die ebenförmigen
Schaltelemente 62 können
mit den ebenen Befestigungsflächen 63c gekoppelt
werden. Dadurch kann die effektive Fläche zum Kühlen der Schaltelemente 62 durch
das Kühlmittelgas
effektiv erhöht
werden.
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Während des
Betriebs des Kompressors 1 neigt die Temperatur des Kompressorgehäuses 7 dazu
aufgrund der Wärme,
die durch die Kompression des Kühlmittelgases
und aufgrund der Wärme,
die durch den Elektromotor 45 erzeugt wird, anzusteigen.
Aufgrund des adiabatischen Bereichs, der durch den Abstand C zwischen
dem Gerätegehäuse 70 und dem
Kompressorgehäuse 7 erzeugt
wird, kann das Gerätegehäuse 70 jedoch
gegenüber
dem Kompressorgehäuse 7 thermisch
isoliert werden. Dadurch kann verhindert werden, dass der Umrichter 60 innerhalb
des Gerätegehäuses 70 durch
das Kompressorgehäuse 7 erwärmt wird.
Weil das Gerätegehäuse 70 unter
Verwendung eines wärmeisolierenden
Materials (z. B. Kunstharz) ausgebildet ist, kann das Gerätegehäuse 70 ferner
den Umrichter 60 gegenüber Wärme, die
von dem Kompressorgehäuse 7 abgegeben
wird, effektiv abschirmen. Andererseits wird das gasförmige Kühlmittel,
wenn der Betrieb des Kompressors 1 beendet ist, nicht komprimiert
und zirkuliert. Daher kann der Umrichter 60 durch das gasförmige Kühlmittel,
das durch den Ansaugkanal 63 strömt, nicht gekühlt werden,
wenn der Kompressor 1 nicht betrieben wird. Aufgrund des
adiabatischen Bereichs C und das aus einem Isolationsmaterial gebildeten
Gerätegehäuse 70 kann
in einem solchen Fall verhindert werden, dass die Temperatur des
Umrichtres 60 innerhalb des Gerätegehäuses 70 aufgrund der
durch das Kompressorgehäuse 7 abgegebenen
Wärme zunimmt.
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Weil
die Temperatur des Kompressorgehäuses 7 stark
zunimmt, wenn ein Elektromotor 45 eingesetzt wird, um den
Kompressor 1 anzutreiben, kann der adiabatische Bereich
C vorzugsweise zwischen dem Kompressorgehäuse 7 und dem Gerätegehäuse 70 vorgesehen
sein, so dass das Gerätegehäuse 70 von
dem Kompressorgehäuse 7 getrennt ist.
In diesem Zusammenhang ist das Gerätegehäuse 70 von dem Kompressorgehäuse 7 durch
einen winzigen oder kleinen Abstand getrennt und dieser Abstand
definiert den adiabatischen Bereich C. Gemäß dieser repräsentativen
Ausführungsform
kann die Länge
des elektrischen Kreises, der erforderlich ist, um den Elektromotor 45 mit
dem Umrichter 60 zu verbinden, minimiert werden, weil das
Gerätegehäuse 70 von
dem Kompressorgehäuse 7 nur
durch den adiabatischen Bereich C getrennt ist. Ferner kann die Länge des
Ansaugkanals 63 zum Kühlen
des Umrichters 60 ebenso minimiert werden. Somit kann verhindert
werden, dass gasförmige
Kühlmittel
innerhalb des Klimaanlagenkreises einen relativ hohen Widerstand
verursacht durch die Reibung zwischen dem strömenden gasförmige Kühlmittel und der Innenwand
der Kreislaufleitung erfährt.
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Eine
zweite repräsentative
Ausführungsform ist
in 4 dargestellt. Die zweite repräsentative Ausführungsform
betrifft die Modifikation der Anordnung des Ansaugkanals in Bezug
auf das Gerätegehäuse. Wie
es in 4 dargestellt ist, ist bei der zweiten repräsentativen
Ausführungsform
der Ansaugkanal 81 horizontal innerhalb des Gerätegehäuses 70 vorgesehen.
D. h. der Ansaugkanal 81 ist im Wesentlichen parallel zur
Fläche
des Kompressorgehäuses 7 angeordnet.
Der Ansaugkanal 81 kontaktiert den Umrichter 60 (elektrische
Elemente) innerhalb des Gerätegehäuses 70 direkt
und das Vorderende des Ansaugkanals 31 steht mit der Ansaugöffnung 44 in
Verbindung. Die Bodenplatte 70b des Gerätegehäuses 70 ist mittels
eines Befestigungselements 70c mit dem Kompressorgehäuse 7 gekoppelt.
Ein adiabatischer Bereich C ist zwischen dem Gerätegehäuse 70 und dem Kompressorgehäuse 7 definiert.
Mit anderen Worten ist das Gehäusegehäuse 70 vom
Kompressorgehäuse 7 über einen
Abstand C getrennt. Ferner ist bei der zweiten repräsentativen
Ausführungsform
vorzugsweise ein Wärmesenkenmaterial 82 auf
der Außenfläche des
Ansaugkanals 81 vorgesehen und absorbiert Wärme, die
von dem Kompressorgehäuse 7 abgestrahlt
wird, um ein exzessive Temperaturerhöhung des Umrichters 60 zu
verhindern.
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Verschiedenartige
Modifikationen der repräsentativen
Ausführungsform
in Bezug auf den Ansaugkanal sind in 5-7 dargestellt.
Gemäß der in 5 dargestellten
Modifikation kann das zylindrische Elemente 63 einen quadratischen
Querschnitt und vier Befestigungsflächen 63a aufweisen. Gemäß der in 6 dargestellten
Modifikation kann das zylindrische Element 63 einen hexagonalen Querschnitt
und sechs Befestigungsflächen 63a aufweisen.
Gemäß der in 7 dargestellten
Ausführungsform
kann ein plattenförmiges
wärmeabstrahlendes
Element 84 zwischen dem zylindrischen Elemente 63 und
dem Schaltelement 62 vorgesehen sein, aber eine solche
Anordnung liegt außerhalb
des Umfangs der folgenden Patentansprüche. Das wärmeabstrahlende Element 84 wird
es gestatten Wärme
effektiv zwischen dem Schaltelement 62 und dem zylindrischen
Element 63 zu übertragen.
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Selbstverständlich könnten weitere
Modifikationen in Bezug auf die oben beschriebenen repräsentativen
Ausführungsformen
erfolgen.
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Z.
B. kann in dem adiabatischen Bereich zwischen dem Gerätegehäuse 70 und
dem Gehäuse 7 ein
wärmeisolierendes
Material statt der Luftschicht, die durch den Abstand C zwischen
dem Gerätegehäuse 70 und
dem Kompressorgehäuse 7 definiert ist,
verwendet werden. Ferner kann der adiabatische Bereich durch einen
Kombination aus einem Wärmesenkenmaterial
und einem wärmeisolierenden
Material definiert werden. Darüber
hinaus sind die Befestigungsflächen 63a des
Ansaugkanals zum Anbringen der Schaltelemente 62 nicht
auf ebenförmige Flächen beschränkt. D.
h. die Schaltelemente 62 und die zylindrische Einheit 63 können zusammenpassende
Flächen
aufweisen. Ferner ist diese Erfindung auf andere Kompressoren als
die Spiralkompressoren, die oben beschrieben wurden, anwendbar.