JP2010138785A

JP2010138785A - 多気筒往復圧縮機

Info

Publication number: JP2010138785A
Application number: JP2008315475A
Authority: JP
Inventors: Koji Baba; 広司馬場; Kazuhiro Ubukata; 和博生方
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】シリンダヘッドの重量化を招くことなく、ある特定の周波数の脈動を低減することができるシリンダヘッドを提供する。
【解決手段】冷媒の圧縮室２５を形成するためのシリンダボア１５を複数個備えた略円筒状のシリンダブロック３と、シリンダヘッド５の内空間を各圧縮室２５とそれぞれ連通可能な外側室３０及び内側室３１に仕切り、シリンダヘッド５を二重筒構造にする環状の仕切壁３７を含むシリンダヘッド５とを備えた多気筒往復圧縮機１において、圧縮室２５とは反対側の端面である外側室３０の天井面３０ａは、圧縮室２５とは反対側の端面である内側室３１の天井面３１ａよりも圧縮室２５側に配置されていて、外側室３０の幅方向中央部とシリンダヘッド５の軸芯との間の距離は３５ｍｍ〜４５ｍｍであり、外側室３０の底面と天井面との間の距離は１４ｍｍ〜３３ｍｍであり、外側室３０の幅方向の長さは１０ｍｍ〜１４ｍｍである。
【選択図】図１

Description

本発明は、多気筒往復圧縮機に関し、より詳しくは車両の空調システムに好適した多気筒往復圧縮機に用いられ、特にシリンダヘッドに特徴を有する多気筒往復圧縮機に関するものである。

車両の空調システムは冷凍回路を備え、この冷凍回路は例えば多気筒往復圧縮機を含んでいる。この往復圧縮機は冷凍回路中にて蒸発器と凝縮器との間に配置され、そのシリンダブロック内に挿入された複数のピストンを有する。これらピストンは斜板の回転により順番に往復運動され、これらピストンの往復動に伴い、往復圧縮機は冷媒を吸入し、そして、吸入した冷媒を高圧冷媒として圧縮した後、この高圧冷媒を凝縮器に向けて吐出する。

より詳しくは、往復圧縮機は冷媒の吸入室及び吐出室を有し、これら吸入室及び吐出室は圧縮機のシリンダヘッド内に形成されている。シリンダヘッドは二重筒構造で形成され、内側室である吐出室はシリンダヘッド内の中央に配置され、吐出ポートを通じて凝縮器に接続されている。一方、外側室である吸入室は、吐出室を囲む環状をなし、吸入ポートを通じて蒸発器に接続されている。なお、内側室が吸入室、外側室が吐出室であってもよい。１つのピストンが吸入行程にあるとき、このピストンと協働する圧縮室は吸入弁を通じて吸入室に接続され、吸入室から圧縮室に冷媒が導入される。この後、前記ピストンが圧縮／吐出行程の終期にあるとき、前記圧縮室は吐出弁を通じて吐出室に接続され、圧縮室から吐出室に高圧冷媒が吐出される（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載のシリンダヘッドは、吸入室と吐出室の圧縮室と反対側の端面である天井面が、成型の容易さ等を考慮してそれぞれ揃えて形成されている。このような構造で脈動を低減させる場合、吸入室及び吐出室の容積を大きくして対応していた。このため、シリンダヘッドが大型化し、したがって多気筒往復圧縮機全体としての大型化、重量化を招いていた。
特開２００６−７７７６６号公報

本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、シリンダヘッドの重量化を招くことなく、ある特定の周波数の脈動を低減することができる多気筒往復圧縮機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明では、冷媒の圧縮室を形成するためのシリンダボアを複数個備えた略円筒状のシリンダブロックと、該シリンダブロックに固定されるシリンダヘッドであって、該シリンダヘッドの内空間を前記各圧縮室とそれぞれ連通可能な外側室及び内側室に仕切り、前記シリンダヘッドを二重筒構造にする環状の仕切壁を含むシリンダヘッドとを備えた多気筒往復圧縮機において、前記圧縮室とは反対側の端面である前記外側室の天井面は、前記圧縮室とは反対側の端面である前記内側室の天井面よりも前記圧縮室側に配置されていて、前記外側室の幅方向中央部と前記シリンダヘッドの軸芯との間の距離は３５ｍｍ〜４５ｍｍであり、前記外側室の底面と天井面との間の距離は１４ｍｍ〜３３ｍｍであり、前記外側室の幅方向の長さは１０ｍｍ〜１４ｍｍであることを特徴とする多気筒往復圧縮機を提供する。

請求項１の発明によれば、外側室の天井面が、内側室の天井面よりも圧縮室側に形成されているため、脈動低減のための内側室の容積を確保しつつ、外側室の容積を極力小さくすることができる。特に、シリンダヘッドの径と外側室の寸法を上記のように定めることにより、人が気になる周波数である６００Ｈｚ〜１２００Ｈｚの脈動レベルを低減できることが実験にて確認されている。したがって、従来の脈動低減の際に形成された外側室及び内側室の容積を大きくしたヘッド本体よりも軽量化してある特定の脈動低減を図ることができる。

図１は本発明に係る多気筒往復圧縮機の概略断面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
多気筒往復圧縮機１は略円筒形状のハウジング２を備えている。ハウジング２はシリンダブロック３及びこのシリンダブロック３の両側に配置されたエンドプレート４及びシリンダヘッド５を有する。シリンダブロック３はその一端面６からエンドプレート４に向けて延びる円筒形状のスリーブ７を有し、このスリーブ７の先端はエンドプレート４により閉塞されている。スリーブ７及びエンドプレート４はシリンダブロック３の一端面６と協働してクランク室８を形成している。

エンドプレート４はその中央にボス９を有し、このボス９はシール１０及び軸受１１を介して駆動軸１２を回転自在に支持する。駆動軸１２の一端はボス９からハウジング１２の外側に突出し、車両のエンジン（不図示）から直接的又は電磁クラッチ（不図示）を介して駆動力を受け取ることができる。従って、駆動軸１２はエンジンにより一方向に回転される。

駆動軸１２はクランク室８内を延び、駆動軸１２の他端はシリンダブロック３のセンタボア１３内に挿入されている。センタボア１３はシリンダブロック３の軸線上に位置付けられ、シリンダブロック３をその軸線方向に貫通している。センタボア１３内には軸受１４が配置され、この軸受１４は駆動軸１２の他端を回転自在に支持する。更に、シリンダブロック３には複数のシリンダボア１５が形成され、これらシリンダボア１５もまたシリンダブロック３をその軸線方向に貫通する。なお、図１には、１個のシリンダボア１５のみが示されている
シリンダボア１５のそれぞれにはピストン１６が挿入され、このピストン１６はクランク室８内に突出された一端を有する。ピストン１６の一端はテール１７として形成され、このテール１７は一対のシュー１８を有する。クランク室８内には円形の斜板１９が配置されている。この斜板１９はその外周縁が各ピストン１６の一対のシュー１８間に摺動自在に挟持され、駆動軸１２にカップリング２０を介して連結されている。カップリング２０は駆動軸１２に摺動自在に取り付けられ、駆動軸１２の回転方向に関しては駆動軸１２と斜板１９とを一体的に連結するが、駆動軸１２の軸線方向と斜板１９とのなす傾斜角を可変すべく、斜板１９の傾動を許容する。

更に、クランク室８内にはロータ２１がエンドプレート４と斜板１９との間に配置されている。このロータ２１は駆動軸１２に取付けられ、駆動軸１２と一体に回転する。ロータ２１と斜板１９との間はピン２２及びリンク２３を介して連結され、これらピン２２及びリンク２３は斜板１９の傾動を案内する。ロータ２１とカップリング２０との間には圧縮コイルばね２４が配置され、この圧縮コイルばね２４はカップリング２０をシリンダブロック３に向けて付勢している。

駆動軸１２とともに斜板１９が回転されたとき、斜板１９の回転は各ピストン１６の往復運動に変換され、これらピストン１６の往復ストロークは斜板１９の傾斜角により決定される。上述したピストン１６の往復運動は、シリンダボア１５内に規定される圧縮室２５の容積を増加且つ減少させ、これにより、冷媒の吸入行程及び圧縮／吐出行程が実施される。

上述した圧縮室２５はシリンダボア１５内にて、ピストン１６の他端、即ち、ピストンヘッド２６とバルブプレート２７との間にて規定されている。バルブプレート２７はシリンダボア１５毎にそれぞれ割り当てられた吸入孔２８及び吐出孔２９を有し、これら吸入孔２８及び吐出孔２９はバルブプレート２７の径方向でみて、吸入孔２８が吐出孔２９よりも外側に位置するように配置されている。

一方、シリンダヘッド５内には吸入室（外側室）３０及び吐出室（内側室）３１がそれぞれ規定され、図１から明らかなように吐出室３１はシリンダヘッド５の中央に配置され、そして、吸入室３０は吐出室３１を囲む環状をなしている。なお、内側が吸入室３０，外側が吐出室３１であってもよい。以下は、内側を吐出室３１、外側を吸入室３０として説明する。吸入孔２８は吸入弁（不図示）により開閉される。一方、吐出孔２９は円弧状のバルブリテーナ３２からなる吐出弁により開閉される。バルブリテーナ３２は取付けボルト３３及びナット３４を介してバルブプレート２７に取付けられている。

シリンダヘッド５は吸入ポート３５を有する。この吸入ポート３５は吸入室３０に連通されている。更に、シリンダヘッド５は吐出ポート３６を有する。この吐出ポート３６は吐出室３１に連通されている。
シリンダヘッド５内には環状の仕切壁３７が形成され、この仕切壁３７が環状の吸入室３０と吐出室３１との間を区画している。シリンダヘッド５の内周面にはその周方向に等間隔を存して複数の膨出部３８が形成され、これら膨出部３８には、挿通孔３９が形成されている。挿通孔３９にシリンダヘッド５をシリンダブロック３に固定するためのボルトが挿通される。また、仕切壁３７は膨出部３８に対応するディンプル４０を有し、これらディンプル４０は環状の吸入室３０の幅をその周方向に実質的に一様にする。

シリンダヘッド５を構成するヘッド本体は、上述したように、二重筒構造であり、内側に吐出室３１、外側に吸入室３０が形成されている。外側室たる吸入室３０の天井面３０ａは、内側室たる吐出室３１の天井面３１ａよりも、圧縮室２５側に形成されている。このため、吐出室３１において、脈動を低減できる容積を確保しつつ、吸入室３０の容積を極力小さくすることができる。したがって、従来の脈動低減の際に吸入室３０及び吐出室３１の両方の容積を大きくしたヘッド本体よりも軽量化を図ることができる。

上述した圧縮機１では、斜板１９が駆動軸１２により回転されたとき、斜板１９の回転が各ピストン１６の往復運動に変換される。ピストン１６がクランク室８に向けて移動するとき、吸入室３０内の冷媒が圧縮室２５に導入される。この後、ピストン１６がバルブプレート２７に向けて移動するとき、圧縮室２５内に導入された冷媒は圧縮される。圧縮室２５内の高圧の冷媒が圧縮室２５から吐出室３１に吐出される。

図３は本発明に係る多気筒往復圧縮機の外側室半径と脈動レベルの関係を示すグラフであり、図４はシリンダヘッドの概略断面図である。なお、外側室半径とは、外側室の幅方向（径方向）中央部とシリンダヘッドの軸芯との間の距離（図４のＢ）をいう。また、グラフにおける脈動レベルは６００Ｈｚ〜１２００Ｈｚのものを示している。
図示したように、外側室の半径が３５ｍｍ〜４５ｍｍの間では、従来に比べて脈動レベルが低減している。このとき、外側室の高さ、すなわち外側室の底面と天井面との間の距離（図４のＦ）は２２．５ｍｍであったが、１４ｍｍ〜３３ｍｍでも同様の結果を得ることができる。また、流路幅、すなわち外側室の幅方向の長さ（図４のＡ）は１２ｍｍであったが、１０ｍｍ〜１４ｍｍでも同様の結果を得ることができる。

このような構成により、外側室の容積を６８ｃｍ^３以下とすることができるので、従来よりも小型化を図ることができる（従来、脈動低減を図る場合、一般的には９２ｃｍ^３〜１３０ｃｍ^３としていた）。流路断面積（図４のＤ）でいえば、従来では２００〜５２０ｍｍ^２としていたものを、２００〜３３０ｍｍ^２とすることができる。

本発明に係る多気筒往復圧縮機の概略断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。本発明に係る多気筒往復圧縮機の外側室半径と脈動レベルの関係を示すグラフである。シリンダヘッドの概略断面図である。

符号の説明

１多気筒往復圧縮機
２ハウジング
３シリンダブロック
４エンドプレート
５シリンダヘッド
６シリンダブロックの一端面
７スリーブ
８クランク室
９ボス
１０シール
１１軸受
１２駆動軸
１３センタボア
１４軸受
１５シリンダボア
１６ピストン
１７テール
１８シュー
１９斜板
２０カップリング
２１ロータ
２２ピン
２３リンク
２４コイルばね
２５圧縮室
２６ピストンヘッド
２７バルブプレート
２８吸入孔
２９吐出孔
３０吸入室（外側室）
３０ａ吸入室天井面
３１吐出室（内側室）
３１ａ吐出室天井面
３２バルブリテーナ
３３ボルト
３４ナット
３５吸入ポート
３６吐出ポート
３７仕切壁
３８膨出部
３９挿通孔
４０ディンプル

Claims

冷媒の圧縮室を形成するためのシリンダボアを複数個備えた略円筒状のシリンダブロックと、
該シリンダブロックに固定されるシリンダヘッドであって、該シリンダヘッドの内空間を前記各圧縮室とそれぞれ連通可能な外側室及び内側室に仕切り、前記シリンダヘッドを二重筒構造にする環状の仕切壁を含むシリンダヘッドとを備えた多気筒往復圧縮機において、
前記圧縮室とは反対側の端面である前記外側室の天井面は、前記圧縮室とは反対側の端面である前記内側室の天井面よりも前記圧縮室側に配置されていて、
前記外側室の幅方向中央部と前記シリンダヘッドの軸芯との間の距離は３５ｍｍ〜４５ｍｍであり、
前記外側室の底面と天井面との間の距離は１４ｍｍ〜３３ｍｍであり、
前記外側室の幅方向の長さは１０ｍｍ〜１４ｍｍであることを特徴とする多気筒往復圧縮機。