JP2012140923A

JP2012140923A - 気体圧縮機

Info

Publication number: JP2012140923A
Application number: JP2011001018A
Authority: JP
Inventors: Keigo Usui; 啓悟臼井
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2011-01-06
Filing date: 2011-01-06
Publication date: 2012-07-26

Abstract

【課題】圧縮機本体に吸入される冷媒ガスの圧力脈動が蒸発器にまで伝わり、蒸発器が振動音を発生することを防止する。
【解決手段】気体圧縮機の吸入通路内に、吸入通路の流れ方向に板面が交差するように配置された板形状突起部が設けられていることを特徴とする。冷媒ガスの圧力脈動が、蒸発器に伝わる途中で吸入通路内に配置された板形状突起部に衝突し減衰することで、蒸発器を振動させる加振力を低減させることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体圧縮機に関し、詳しくは、吸入ガスの脈動を低減する技術に関する

従来より、車両用空気調和システム（以下、空調システムという。）には、冷媒ガスを圧縮して、空調システムに冷媒ガスを循環させるための気体圧縮機が用いられている。
空調システムは主として気体圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器の四つの部品で構成され、システム内に冷媒が充填されている。気体圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは凝縮器に送られ、凝縮器に送られた冷媒ガスは熱交換され熱を奪われ液化し、液体となる。凝縮器で液化された冷媒は、その後膨張弁での絞り膨張により減圧され低温低圧状態となる。減圧された低温低圧の冷媒は、蒸発器で熱交換し加熱され気化し、再びガスとなる。蒸発器で気化されたガスは再び圧縮機に送られ圧縮される。この工程が一サイクルとなっている。

ここで、下記特許文献１にあるように、ベーンロータリー形式の圧縮機本体をハウジングの内部に備えた一般的な気体圧縮機においては、圧縮機本体は、回転軸と一体的に軸周りに回転する略円柱状のロータと、このロータの円柱状外周面の外方を取り囲み、断面輪郭略楕円形状の内周面を有するシリンダと、ロータおよびシリンダをこれらの両端面側から挟むように配置される２つのサイドブロックと、ロータの周方向の所定角度間隔で５枚配置され、ロータの外周面から突出自在で、突出状態における先端がシリンダの略楕円状の内周面に当接するベーンとを備え、ロータの軸周りの回転により、ロータとシリンダと両サイドブロックと隣接する２枚のベーンとにより区画された各圧縮室の容積をそれぞれ変化させて、各圧縮室の内部の冷媒ガスを圧縮するように構成されている。

この圧縮機本体は、圧縮機本体から吐出された高圧の冷媒ガスを空調システムに吐出する吐出ポートと、空調システムから低圧の冷媒ガスを圧縮機本体に吸入する吸入ポート及び吸入通路とが形成されたハウジングによって覆われており、ハウジングと圧縮機本体との間に形成された２つの空間のうち、圧縮機本体を挟んで、吸入通路及び吸入ポートに通じる側は低圧雰囲気の吸入室として形成され、吐出ポートに通じる側は高圧雰囲気の吐出室として形成されている。

気体圧縮機内には、上述したベーンに作用する油圧として、かつ、各摺動部分の潤滑油として冷凍機油が封入されて、主として、高圧雰囲気の吐出室の底部の貯油室に溜められている。

上述した圧縮機本体のベーンは、ロータに形成されたベーン溝に外方へ突出可能に配設されており、ロータの回転によるベーン自体に加わる遠心力と、ベーン溝の底部とベーンの底面との間の背圧室に油圧としての冷凍機油が供給されることにより、ベーンがシリンダに向けて突出し、シリンダの内周面に当接する。

そして、シリンダ内周面が断面輪郭略楕円形状に形成されていることと、ベーンがロータの周方向の所定角度間隔で５枚配置されていることにより、ロータの１回転当たり、１０回の吸入・圧縮・吐出が行われていることになる。

特開２００７−９２７１０号公報、図１，２

ところで、上述した気体圧縮機は、ロータの１回転当たり１０回の吸入・圧縮・吐出が行われていることより、圧縮機本体に吸入される冷媒ガスには、ロータの１回転当たり１０回の圧力脈動が発生している。この圧力脈動は、吸入室から吸入通路、吸入ポートを通じて蒸発器に至る範囲にまで及んでいる。そして蒸発器での冷媒ガスの圧力脈動は、蒸発器を振動させ、振動音発生の原因となる場合があった。
また、気体圧縮機の起動時において、ベーンに作用する油圧が小さいときには、ベーンがシリンダ内周面から離接する、いわゆるチャタリングが発生しやすくなるが、このチャタリング発生時は圧縮途中の冷媒ガスが吸入室に戻ることで、冷媒ガスの圧力脈動の圧力変動幅が大きくなる傾向にあり、より蒸発器の振動音が発生しやすくなっていた。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、圧縮機本体に吸入される冷媒ガスの圧力脈動が蒸発器にまで伝わり、蒸発器が振動音を発生することを防止することができる気体圧縮機を提供することを目的とする。

本発明による気体圧縮機は、ハウジングと、このハウジング内に設置され吸入した気体を圧縮して吐出する圧縮機本体と、前記圧縮機本体をはさんだ一方の側で、前記ハウジングの内面と前記圧縮機本体の外面とにより形成され、圧縮前の気体が吸入される吸入室と、前記ハウジング外の気体を前記吸入室に導くためにハウジングに形成される吸入通路とを備える気体圧縮機であって、前記吸入通路内には吸入通路の流れ方向に板面が交差するように配置された板形状突起部が設けられていることを特徴とする

本発明による気体圧縮機では、圧縮機本体で発生した圧縮機本体に吸入される冷媒ガスの圧力脈動が、蒸発器に伝わる途中で吸入通路内に配置された板形状突起部に衝突し減衰することで、蒸発器を振動させる加振力を低減させることが可能となる。

その結果、蒸発器の振動が低減され、蒸発器の振動音発生を防止することが出来る。

また、本発明による気体圧縮機の前記板形状突起部は、前記吸入通路の対向する面に該通路の流れ方向に沿って互い違いに複数設置されている構成とすることができる。

このような構成によれば、板形状突起部が吸入通路の対向する面に該通路の流れ方向に沿って互い違いに複数設置されているため、冷媒ガスが板形状突起部に衝突する回数が増え、より確実に圧力脈動を減衰することが可能となる。

また、本発明による気体圧縮機の前記吸入通路は、ハウジング外周面に形成された溝をカバー部材が覆うことにより形成され、前記板形状突起部はハウジングの前記溝と前記カバー部材の前記溝との対向面にそれぞれ設置されている構成とすることができる。

このような構成によれば、簡単に吸入通路に板形状突起部を設置することが可能となる。

また、本発明による気体圧縮機の板形状突起部は、吸入通路に板形状突起部を一体に形成した板形状部材を挿入することにより形成されている構成とすることができる。

このような構成によっても、簡単に吸入通路に板形状突起部を設置することが可能となる。

本発明によれば、圧縮機本体に吸入される冷媒ガスの圧力脈動が減衰し、蒸発器を振動させる加振力を低減させることが可能となり、結果として蒸発器の振動が低減され、蒸発器の振動音発生を防止することが出来る。

本発明の一実施形態に係る気体圧縮機の縦断面図である。図１に示す線Ａ−Ａ断面における圧縮機本体図である。図１における吸入通路の内部構造を示す図である。本発明のその他の実施形態に係る板部材の図である。

以下、本発明に係る気体圧縮機の実施例について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態を示す車両用の空気調和装置に組み込まれる気体圧縮機の縦断面図である。図２は図１における線Ａ−Ａ断面における圧縮機本体図である。図３は図１における吸入通路の内部構造を示す図である。図４は吸入通路の他の実施形態に係る板部材の図である。

本発明の一実施形態に係る気体圧縮機１は、車両用の空気調和装置の一部として構成され、空気調和装置の他の構成要素である凝縮器、リキッドタンク、膨張弁、及び蒸発器とともに、冷凍サイクルのための冷媒循環経路上に設けられている。

気体圧縮機１は、図１に示すように圧縮機本体２と、該圧縮機本体２を取り囲むハウジング３を備えている。該ハウジング３は、前記蒸発器に接続され蒸発器から低圧の冷媒ガスＧが吸入される吸入ポート６及び吸入ポート６に連通する吸入通路７が形成され、さらに前記凝縮器に接続され圧縮機本体２で圧縮された高圧の冷媒ガスＧを凝縮器に吐出する吐出ポート（図示せず）が形成された一端開放の有底筒状のケース５と、該ケース５の開放端に気密に接合されるフロントヘッド４の２部材から構成されている。

フロントヘッド２には、図示しない動力源からの駆動力を圧縮機本体２に伝える電磁クラッチ１１が取付けられている。

ハウジング３内の、圧縮機本体２よりもフロントヘッド４側には吸入ポート６及び吸入通路７に連通する吸入室９が区画形成されている。また、ハウジング３内の圧縮機本体２よりもケース５側には吐出ポート（図示せず）に連通する吐出室１０が区画形成されている。
吸入ポート６はケース５の吐出室１０側に配置し、ケース５の外周面に形成され圧縮機本体２の外側を通過する吸入通路７を経由して吸入室９に連通する構成となっている。

圧縮機本体２は、図１及び図２に示すように、軸回りに回転駆動される回転軸２１と、この回転軸２１と一体的に回転するロータ２２と、ロータ２２の外周面の外方を取り囲む断面輪郭略楕円形状の内周面２０ａを有するとともに両端が開放されたシリンダ２０と、ロータ２２の外周面から突出して、この突出した先端２５ａがシリンダ２０の内周面２０ａに当接する、回転軸２１回りに等角度間隔でロータ２２に設けられた５枚の板状のベーン２５と、シリンダ２０の両側開放端面の外側からそれぞれ開放端面を覆うように固定されたフロントサイドブロック２３およびリアサイドブロック２４とからなる、ベーンロータリー型圧縮機を形成している。

そして、２つのサイドブロック２３，２４、ロータ２２、シリンダ２０、およびロータ２
２の回転方向に相前後する２つのベーン２５，２５によって画成された各圧縮室２７の容積が、回転軸２１の回転にしたがって増減を繰り返すことにより、各圧縮室２７に吸入された冷媒ガスＧを圧縮して吐出するように構成されている。

ロータ２２の両端面側からそれぞれ突出した回転軸２１の部分のうち、その吐出室１０側ではリアサイドブロック２４の軸受部２４ａに、吸入室９側ではフロントサイドブロック２３の軸受部２３ａに回転可能に支持されている。回転軸２１の吸入室９側はフロントサイドブロック２３の軸受部２３ａ、さらにフトントヘッド４を貫通して電磁クラッチ１１と接続されている。

フロントサイドブロック２３、シリンダ２０、およびリアサイドブロック２４は複数のボルト（図示せず）にて一体に結合され、フロントヘッド４に別の複数のボルト（図示せず）にて結合されている。

なお、リアサイドブロック２４の吐出室９側端面には圧縮機本体1から吐出される冷媒ガスＧから冷凍機油Ｒを分離するための油分離器１２が取付けられている。
ここで、油分離器１２にて冷媒ガスＧから分離された冷凍機油Ｒは、吐出室９の底部に形成された貯油室１３内に貯留される。ここに貯留された冷凍機油Ｒは圧縮機本体２の摺動部等を潤滑するとともに、ベーン２５をシリンダ２０の内周面２０ａ方向に突出させる油圧として寄与する。

ロータ２２には、スリット状のベーン溝２６が放射状に、かつロータ２２の回転中心回りに等角度間隔で５つ形成され、これらのベーン溝２６に、前述のベーン２５が挿入され、各ベーン２５は、ロータ２２の回転によって生じる遠心力と、ベーン溝２６およびベーン２５の底面２５ｂによって画成された背圧室２９に加えられる冷凍機油Ｒの油圧とにより、シリンダ２０の内周面２０ａ方向へ突出し、このベーン２５の突出した先端２５ａがシリンダ２０の内周面２０ａに当接した状態に付勢される。
これにより、シリンダ２０と、ロータ２２と、ロータ２２の回転方向について相前後する２つのベーン２５，２５と、フロントサイドブロック２３と、リアサイドブロック２４とにより画成された各圧縮室２７は、ロータ２２の回転にしたがって容積の変化を繰り返す。

フロントサイドブロック２３には、吸入室９と圧縮室２７とを連通させるフロント側吸入口２８が開口している。冷媒ガスＧは吸入ポート６からケース５の外周面に形成された吸入通路７を経由して吸入室９に導入され、このフロント側吸入口２８を介して圧縮室２７に吸入される。

一方、シリンダ２０の外周の一部には凹部が形成され、この凹部は、両サイドブロック２３，２４の各内側端面とケース５の内周面とによって囲まれた吐出チャンバ３０を形成している。
この吐出チャンバ３０が形成されて薄肉化されたシリンダ２０の部分には圧縮室２７と吐出チャンバ３０とを連通させる吐出口３１が開口し、吐出口３１には、吐出チャンバ３０側に開放するリードバルブ３２（バルブ本体およびバルブサポート）が設けられている。そして、圧縮室２７から吐出口３１、リードバルブ３２を通って吐出チャンバ３３に吐出された高圧の冷媒ガスＧは、リアサイドブロック２４及び油分離器１２を経て、吐出室１０に吐出され、ケース５の吐出ポート（図示せず）より吐出される。

その際、油分離器１２により冷媒ガスＧから分離された冷凍機油Ｒは、前述したとおり、その自重により吐出室９の底部に形成された貯油室１３内に貯留され、圧縮機本体２の摺動部等の潤滑及びベーン２５を突出させる油圧として寄与する。

ここで、ケース５に形成された吸入通路７について詳細を説明する。
吸入通路７は一端が吸入ポート６に連通し、他端側はケース５の開口端に開口し、フロントヘッド４内の吸入室９に連通している。
吸入通路７はケース５外周面に形成された溝１５をカバー部材１６が覆うことにより形成される。カバー部材１６はシール部材を介してケース５にボルト等にて気密に締結されている。
溝１５には、ケース５の径方向外側に向い、吸入通路７の流れ方向に板面が交差するように突出した板形状突起部１５ａが、吸入通路７の流れ方向に沿って２個設置されている。また、カバー部材１６にも、ケース５に締結された状態で溝１５内方向に向かい、吸入通路７の流れ方向に板面が交差するように突出した板形状突起部１６ａが、吸入通路の長さ方向に沿って２個、カバー部材１６と一体に設置されている。そして溝１５の板形状突起部１５ａとカバー部材１６の板形状突起部１６ａは、組み合わされた状態で、吸入通路の長さ方向に互い違いに配置されるように設置されている。

このように構成された気体圧縮機１では、ロータ２２の回転により冷媒ガスの圧縮が開始されると、ロータの１回転当たり１０回の吸入される冷媒ガスの圧力脈動が発生する。そして、その圧力脈動は吸入室９から、吸入通路７、吸入ポート６を逆流し凝縮器まで至る事となる。

しかしながら、吸入通路７内に設置された板形状突起部１５ａ、１６ａは吸入通路７の内方に突出するように設置されていることから、逆流する圧力脈動は、吸入通路７を通過する際、吸入通路７内の板形状突起部１５ａ、１６ａに衝突する事となる。圧力脈動は板形状突起部１５ａ、１６ａとの衝突を繰り返すことで減衰される。

吸入通路７を通過し圧力脈動が減衰されことで、蒸発器まで至る圧力脈動も減衰し、蒸発器を振動させるエネルギも低減する。したがって、蒸発器を振動させる加振力を低減させることが可能となり、結果として蒸発器の振動が低減され、蒸発器の振動音発生を防止することが出来る。

本実施形態では、ケース５の外周面に形成され圧縮機本体２の外側を通過する吸入通路７内に板形状突起部１５ａ、１６ａを設置したことにより、特に気体圧縮機を大型化させることなく目的を達することが出来る。

本実施形態では、板形状突起部１５ａ、１６ａを吸入通路の長さ方向に互い違いに配置されるように設置してあるので、より確実に圧力脈動を衝突させることが出来る。

また、本実施形態の吸入通路７は、吸入通路７を溝１５及びカバー部材１６の２つに分割して形成し、板形状突起部１５，１６を溝１５及びカバー部材１６のそれぞれに形成するようにしたため、板形状突起部１５，１６を吸入通路７内に簡単に設置することが可能となる。

なお、本実施形態では、板状突起部１５，１６を複数個設置したが、板状突起部１５，１６を１個だけとしても脈動を減衰する効果を得ることは出来る。また、板状突起部１５，１６は溝１５あるいはカバー部材１６のどちらか一方のみに設置することも可能である。

本実施形態の吸入通路７は、ケース５の溝１５とカバー部材１６の２部品から構成し、溝１５及びカバー部材１６のそれぞれに板形状突起部１５，１６を設置する構成としたが、本発明の吸入通路はこの形態に限定されるものではなく、吸入通路内に最終的に板形状
突起部が形成されたものであれば、いかなる構造によって形成してもよい。

たとえば、吸入通路７内に図４に示す別部品としての板部材４０を挿入することで吸入通路７内の板形状突起部を形成する構成とすることが出来る。

図４に示す板部材４０は、略長方形板状の本体部４１と、本体部４１の上面及び下面に本体部４１と一体に形成された板形状突起部４２とを有する。板形状突起部４２は上面側と下面側にそれぞれ２個あり、板面が本体部４１の長手方向に交差するように、さらに本体部４１の長手方向に沿って互い違いになるように配置されている。
また、本体部４１の板形状突起部４２設置位置の間部には本体部４１を貫通する開口部４３が設置されている。

板部材４０は、その長手方向を吸入通路７の流れ方向に沿うように挿入される。それにより、吸入通路７内に板形状突起部４２を配置することが出来る。

板部材４０が挿入された吸入通路７を逆流する圧力脈動は、吸入通路７を通過する際、図４の矢印で示すように、吸入通路７内の板形状突起部４２に衝突する事となる。圧力脈動は板形状突起部４２との衝突を繰り返すことで、その圧力変動は減衰され同様の効果を奏することが出来る。

本別形態の吸入通路７でも、板部材４０を吸入通路７に挿入するだけなので、板形状突起部４２を吸入通路７内に簡単に設置することが可能となる。

また、上記実施形態では、圧縮機本体２としてシリンダ２０の内周面２０ａを略楕円形状とする同心ベーンロータリー型圧縮機を構成するものを示したが、圧縮機本体として偏心ベーンロータリー型圧縮機を採用することができる。

１気体圧縮機
２圧縮機本体
３ハウジング
４フロントヘッド
５ケース
６吸入ポート
７吸入通路
９吸入室
１５溝
１５ａ板形状突起部
１６カバー部材
１６ａ板形状突起部
２０シリンダ
２２ロータ
２３フロントサイドブロック
２４リアサイドブロック
２５ベーン
２６ベーン溝
２７圧縮室
４０板部材
４１本体部
４２板形状突起部
４３開口部

Claims

ハウジングと、このハウジング内に設置され吸入した気体を圧縮して吐出する圧縮機本体と、前記圧縮機本体をはさんだ一方の側で、前記ハウジングの内面と前記圧縮機本体の外面とにより形成され、圧縮前の気体が吸入される吸入室と、前記ハウジング外の気体を前記吸入室に導くためにハウジングに形成される吸入通路とを備える気体圧縮機であって、前記吸入通路内には吸入通路の流れ方向に板面が交差するように配置された板形状突起部が設けられていることを特徴とする気体圧縮機。
前記板形状突起部は、前記吸入通路の対向する面に該通路の流れ方向に沿って互い違いに複数設置されていることを特徴とする請求項１記載の気体圧縮機
前記吸入通路は、ハウジング外周面に形成された溝をカバー部材が覆うことにより形成され、前記板形状突起部はハウジングの前記溝と前記カバー部材の前記溝との対向面にそれぞれ設置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の気体圧縮機
前記板形状突起部は、板形状突起部を一体に形成した板部材を前記吸入通路に挿入することにより形成されていること特徴とする請求項１又は２記載の気体圧縮機。