JP2014095320A

JP2014095320A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2014095320A
Application number: JP2012246326A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Taguchi; 幸彦田口
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-05-22
Also published as: WO2014073668A1; DE112013005333T5; DE112013005333B4

Abstract

【課題】接続ポートの配置及び向きに関係なく、吸入通路出口を吸入室中央に配置でき、確実に吸入圧力脈動を低減できる圧縮機を提供する。
【解決手段】吸入室１４１を、吸入通路１０４ａが接続する第１空間部１４１ａと、吸入孔１０３ａが接続する第２空間部１４１ｂと、に区画する区画部材１５０を設け、この区画部材１５０の吸入室中央部に相当する部位に、第１空間部１４１ａと第２空間部１４１ｂとを連通する連通孔１５０ａを形成する。これにより、第２空間部１４１ｂが吸入室となり、第１空間部１４１ａが吸入通路１０４ａの一部と見なせ、連通孔１５０ａが実質的な吸入通路出口となり、吸入通路出口を吸入室中央に配置できるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用エアコンシステム等に使用される往復動式の圧縮機に関し、特に、吸入冷媒の圧力脈動を抑制する技術に関する。

特許文献１には、シリンダヘッド中央部に吸入室を形成し、この吸入室の外周囲に吐出室を形成し、駆動軸の周囲に環状に配列された複数のシリンダボアに挿入されたピストンの往復動により、吸入室に流入する冷媒をシリンダボア内に吸入して吐出室に吐出する圧縮機において、吐出室の外方から吐出室を横断して吸入室に至る直線状の吸入通路を設け、この吸入通路の出口を、環状に配列された複数の吸入孔の環状配列形の中心部、つまり吸入室の中央部に設けることが開示されている。この特許文献１の圧縮機によれば、複数の吸入孔と吸入通路の出口との間の各吸入孔毎の距離が平均化し、吸入室における圧力変動が極小となるため、外部冷媒回路へ伝播する吸入圧力脈動による騒音が低減できる。

特開平１１−２８０６４６号公報

ところで、吸入通路は、圧縮機ハウジングの外側で外部冷媒回路と接続ポートによって接続されるが、この接続ポートの配置及び向きは、車両用エアコンシステム等においてはエンジン側の圧縮機搭載スペースの関係からエンジン毎に制約がある。このため、特許文献１に開示された、接続ポートから吸入室中央に向けて吸入通路を延設する構成では、エンジン側の圧縮機搭載スペースの制約によって、接続ポートから延設する吸入通路の出口を吸入室中央に配置できず、吸入圧力脈動を低減できない場合がある。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、接続ポートの配置及び向きとは関係なく、吸入通路の出口を吸入室中央に配置でき、確実に吸入圧力脈動を低減できる圧縮機を提供することを目的とする。

このため、本発明の圧縮機は、駆動軸の周囲に環状に配列された複数のシリンダボアに往復動自在に挿入されたピストンと、吸入通路が接続し前記シリンダボアと吸入孔を介して連通する吸入室と、前記吸入室の外側周囲に形成され前記シリンダボアと吐出孔を介して連通する吐出室と、を備え、吸入通路から前記吸入室に流入する冷媒を、前記ピストンの往復動により吸入室から吸入孔を介してシリンダボア内に吸入して吐出孔を介して吐出室に吐出する圧縮機において、前記吸入室を、前記吸入通路が接続する第１空間部と、前記吸入孔が接続する第２空間部と、に区画する区画部材を設け、該区画部材の吸入室中央部に相当する部位に、前記第１空間部と前記第２空間部とを連通する連通路を形成したことを特徴とする。

本発明の圧縮機によれば、第２空間部が実質的な吸入室となり、第１空間部は吸入通路の一部と見なせ、連通路は実質的に吸入通路の出口と見なせるので、接続ポートの配置及び向きとは関係なく吸入通路の出口を吸入室中央に配置できる。これにより、第２空間部（吸入室）における吸入圧力脈動を確実に低減でき、吸入通路を経由して外部の冷媒回路に伝搬する吸入圧力脈動に起因する騒音を低減できる。

本発明の圧縮機の一実施形態を示す断面図である。同上実施形態のバルブプレートのシリンダブロック側から見た状態図である。同上実施形態の吐出弁形成体のシリンダブロック側から見た状態図である。同上実施形態のシリンダヘッドのシリンダブロック側から見た状態図である。同上実施形態のヘッドガスケットのシリンダブロック側から見た状態図である。図４のＡ−Ａ矢視断面図である。図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の圧縮機の一実施形態である可変容量圧縮機の概略構成を示し、車両用エアコンシステムに使用されるクラッチレス可変容量圧縮機の例である。
図１において、この可変容量圧縮機１００は、複数のシリンダボア１０１ａが形成されたシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の一端に設けられたフロントハウジング１０２と、シリンダブロック１０１の他端にバルブプレート１０３等を介して設けられたシリンダヘッド１０４と、を備えている。

シリンダブロック１０１とフロントハウジング１０２とによって形成されるクランク室１４０内を横断するように駆動軸１１０が設けられている。駆動軸１１０の軸方向の中間部周囲には、斜板１１１が配置されている。斜板１１１は、駆動軸１１０に固定されたロータ１１２とリンク機構１２０を介して連結し、駆動軸１１０によって傾角が変化可能に支持されている。

リンク機構１２０は、ロータ１１２から突設された第１アーム１１２ａと、斜板１１１から突設された第２アーム１１１ａと、一端が第１連結ピン１２２を介して第１アーム１１２ａに対して回動可能に連結され、他端が第２連結ピン１２３を介して第２アーム１１１ａに対して回動可能に連結されたリンクアーム１２１と、を備える。

斜板１１１の貫通孔１１１ｂは、斜板１１１が最大傾角（θmax）と最小傾角（θmin）の範囲で傾動可能な形状に形成され、貫通孔１１１ｂには駆動軸１１０と当接する最小傾角規制部が形成されている。斜板１１１が駆動軸１１０に対して直交するときの斜板１１１の傾角を０°とした場合、貫通孔１１１ｂの最小傾角規制部は、斜板１１１を略０°まで傾角変位が可能に形成されている。尚、斜板１１１の最大傾角は、斜板１１１がロータ１１２に当接することにより規制される。

ロータ１１２と斜板１１１の間には、斜板１１１を最小傾角に向けて付勢する傾角減少バネ１１４が駆動軸１１０周囲に装着されている。また、斜板１１１と駆動軸１１０に設けたバネ支持部材１１６との間には、斜板１１１の傾角を増大する方向に付勢する傾角増大バネ１１５が駆動軸１１０周囲に装着されている。ここで、最小傾角における傾角増大バネ１１５の付勢力は、傾角減少バネ１１４の付勢力より大きく設定されており、駆動軸１１０が回転していないときは、斜板１１１は、傾角減少バネ１１４の付勢力と傾角増大バネ１１５の付勢力とがバランスする傾角に位置する。

駆動軸１１０の一端は、フロントハウジング１０２のボス部１０２ａ内を貫通してフロントハウジング１０２の外側まで延在し、図示しない動力伝達装置に連結される。駆動軸１１０とボス部１０２ａとの間には、軸封装置１３０が挿入され、クランク室１４０の内部と外部空間とを遮断している。

駆動軸１１０とロータ１１２の連結体は、ラジアル方向に軸受１３１、１３２で支持され、スラスト方向に軸受１３３、スラストプレート１３４で支持されている。駆動軸１１０のスラストプレート１３４が当接する部分とスラストプレート１３４との隙間は、調整ネジ１３５によって所定の隙間に調整される。そして、外部駆動源（車両のエンジン）からの動力が動力伝達装置に伝達され、駆動軸１１０は動力伝達装置と同期して回転する。

シリンダブロック１０１には、駆動軸１１０の周囲に環状に複数のシリンダボア１０１ａが配列されており、このシリンダボア１０１ａには、ピストン１３６が往復動自在に挿入されている。ピストン１３６のクランク室１４０側に突出している端部の内側空間には、斜板１１１の外周部が収容され、斜板１１１は、一対のシュー１３７を介して、ピストン１３６と連動する。従って、斜板１１１の回転によりピストン１３６がシリンダボア１０１ａ内を往復動する。

シリンダヘッド１０４には、中央部に駆動軸１１０の軸線Ｏを中心として図４に示すように略円環状に形成される隔壁１０４ｂで画成された吸入室１４１と、隔壁１０４ｂと外周壁とで画成され吸入室１４１を環状に取り囲む吐出室１４２とが形成される。吸入室１４１は、バルブプレート１０３に設けられた吸入孔１０３ａ及び吸入弁形成体に形成された吸入弁（図示せず）を介してシリンダボア１０１ａと連通し、吐出室１４２は、バルブプレート１０３に設けられた吐出孔１０３ｂ及び図３に示す吐出弁形成体１３８に形成された吐出弁１３８ａを介してシリンダボア１０１ａと連通する。尚、バルブプレート１０３のシリンダブロック１０１側から見た状態を図２に示す。

フロントハウジング１０２、センターガスケット（図示せず）、シリンダブロック１０１、シリンダガスケット（図示せず）、吸入弁形成体（図示せず）、バルブプレート１０３、吐出弁形成体１３８、ヘッドガスケット１３９（図５に図示）、シリンダヘッド１０４が複数の通しボルト１０５によって締結され、圧縮機ハウジングが形成される。

シリンダヘッド１０４には、車両用エアコンシステム（冷媒装置）の吸入側冷媒回路（低圧側冷媒回路）を接続する接続ポート１０４ｅを備えた吸入通路１０４ａが形成され、これによって、吸入室１４１は、吸入通路１０４ａを介して車両用エアコンシステムの吸入側冷媒回路と接続される。吸入通路１０４ａは、シリンダヘッド１０４の外側の接続ポート１０４ｅから吸入室１４１に向かって吐出室１４２の一部を横切るように直線状に延設される。

吸入室１４１は、ヘッドガスケット１３９と一体に形成された区画部材１５０によって、吸入通路１０４ａが接続する第１空間部１４１ａと、吸入孔１０３ａが接続する第２空間部１４１ｂとに区画され、第１空間部１４１ａと第２空間部１４１ｂは、区画部材１５０に設けた連通路としての連通孔１５０ａ（図６に示す）によって連通している。この連通路１５０ａは、区画部材１５０の吸入室中央部に相当する部位、つまり駆動軸１１０の軸線Ｏの延長領域に、図５に示すように軸線Ｏを中心として円形状に形成されている。尚、区画部材１５０の詳細については後述する。

シリンダブロック１０１の上部には、冷媒の脈動による騒音・振動を低減するマフラ１６０が設けられている。マフラ１６０は、シリンダブロック１０１の上部に区画形成された形成壁１０１ｂに図示しないシール部材を介して蓋部材１０６をボルト（図示せず）により締結して形成される。マフラ１６０内のマフラ空間１４３には、吐出側冷媒回路から吐出室１４２への冷媒ガスの逆流を抑制する逆止弁２００が配置されている。

逆止弁２００は、シリンダヘッド１０４、バルブプレート１０３、シリンダブロック１０１に跨って形成され吐出室１４２に連通する連通路１４４とマフラ空間１４３との接続部に配置されている。逆止弁２００は、連通路１４４（上流側）とマフラ空間１４３（下流側）との圧力差に応答して動作し、圧力差が所定値より小さい場合には連通路１４４を遮断し、圧力差が所定値より大きい場合には連通路１４４を開放する。従って、吐出室１４２は、連通路１４４、逆止弁２００、マフラ空間１４３及び吐出ポート１０６ａで構成される吐出通路を介して、車両エアコンシステムの吐出側冷媒回路に接続される。

シリンダヘッド１０４には、制御弁３００が設けられている。
制御弁３００は、外部信号に基づいてソレノイドへの通電量を調整し、圧力導入通路１４７を介して導入される吸入室１４１（本実施形態では第１空間部１４１ａ）の圧力が所定値になるように、吐出室１４２とクランク室１４０とを連通する圧力供給通路１４５に介装されて圧力供給通路１４５の開度を調整してクランク室１４０への吐出冷媒ガス導入量を制御する。

また、クランク室１４０内の冷媒は、連通路１０１ｃ、空間１０１ｄ、バルブプレート１０３に形成されたオリフィス１０３ｃ等で構成される放圧通路１４６を経由して吸入室１４１の第２空間部１４１ｂへ流れる。

従って、制御弁３００によってクランク室１４０の圧力を変化させ、斜板１１１の傾角、つまりピストン１３６のストロークを変化させることにより、可変容量圧縮機１００の吐出容量を可変制御することができる。尚、前記オリフィス１０３ｃは、本実施形態では固定オリフィスとしたが、可変オリフィスとしてもよい。

エアコンの作動時、即ち、可変容量圧縮機１００の作動状態では、外部信号に基づいて制御弁３００のソレノイドの通電量が調整され、吸入室１４１の圧力が所定値になるように吐出容量が可変制御され、外部環境に応じて吸入室１４１の圧力を最適制御する。尚、本実施形態では、制御弁３００を外部信号により動作する制御弁としたが、吸入室の圧力を感知して動作する機械式の制御弁としてもよい。

また、エアコン非作動時、即ち、可変容量圧縮機１００の非作動状態では、ソレノイドへの通電をＯＦＦすることにより、圧力導入路１４５を強制開放し、可変容量圧縮機１００の吐出容量を最小に制御する。

次に、区画部材１５０による吸入室１４１の区画構造について詳述する。
区画部材１５０は、図５に示すヘッドガスケット１３９の中央部、即ち、シリンダヘッド１０４中央部の吸入室１４１に面した部分を、プレス加工により吸入室１４１側に突出して一体に形成されている。これにより、略円形状に形成された吸入室１４１は、吸入通路１０４ａが接続する第１空間部１４１ａと、吸入孔１０３ａが接続する第２空間部１４１ｂとに区画される。また、区画部材１５０には、前述したように、その吸入室中央部に相当する部位、つまり駆動軸１１０の軸線Ｏの延長領域に円形状に形成された連通孔１５０ａが形成されており、この連通孔１５０ａにより第１空間部１４１ａと第２空間部１４１ｂが連通している。従って、第２空間部１４１ｂが実質的な吸入室となり、第１空間部１４１ａは吸入通路の一部と見なせ、連通孔１５０ａが実質的な吸入通路の出口となる。尚、連通孔１５０ａの通路断面積（開口径）は、吸入通路１０４ａの最小通路断面積より小さく設定されており、連通孔１５０ａの通路断面積によって第２空間部１４１ｂへの冷媒流入量の最大値が制限されるようになっている。また、連通孔１５０ａの通路断面積は、吸入圧力脈動の低減効果と圧力損失を踏まえて最適な値に設定される。

区画部材１５０によって区画形成される第２空間部１４１ｂは、図６示すように第１空間部１４１ａから連通孔１５０ａを通って冷媒が流入する中央空間部１４１ｂ１と、中央空間部１４１ｂ１から各吸入孔１０３ａに向けて放射状に延設された案内通路部１４１ｂ２と、から構成される。案内通路部１４１ｂ２は、図７に示すように底壁１５０ｂと側壁１５０ｃとから構成され、底壁１５０ｂは、駆動軸１１０の軸線Ｏから略等しい距離で駆動軸１１０の軸線Ｏを中心として略等間隔に環状に形成された各吸入孔１０３ａに向かうに従い通路断面積が小さくなるように図６に示すように傾斜している。

また、図５に示すように、連通孔１５０ａより重力方向下側（図５の下側が重力方向下側とする）に配置されている案内通路部１４１ｂ２の底壁１５０ｂには、第１空間部１４１ａと案内通路部１４１ｂ２とを連通する小孔１５０ｄが形成されており、小孔１５０ｄは、第１空間部１４１ａにオイルが貯留されないような通路断面積に設定されている。

バルブプレート１０３に面したシリンダヘッド１０４の吸入室形成壁面、即ち、吸入室１４１の底壁１０４ｃには、図４に示すようにバルブプレート１０３側に向けて突出させて複数の押さえ突起１０４ｄが略環状に配列されて形成されている。この押さえ突起１０４ｄは、区画部材１５０の周縁部で案内通路部１４１ｂ２に挟まれたヘッドガスケット１３９の平坦部１３９ｂ（図７に示す）をバルブプレート１０３側に押圧し、ヘッドガスケット１３９及び吐出弁形成体１３８を介してバルブプレート１０３を押圧している。これにより、区画部材１５０をバルブプレート１０３側に確実に保持することができる。ここで、押さえ突起１０４ｄは本発明の突起部に相当する。

区画部材１５０を一体形成したヘッドガスケット１３９には、図５に示すように、吐出室１４２に対応した領域に各吐出弁１３８ａの開度を規制する複数のリテーナが１３９ａ形成されている。また、ヘッドガスケット１３９は、金属の薄板をラバーコーティングしたものであり、従って、ヘッドガスケット１３９に一体形成される区画部材１５０もラバーコーティングが施されている。

この圧縮機１００では、吸入通路１０４ａから第１空間部１４１ａに流入した吸入冷媒は、連通孔１５０ａを介して中央空間部１４１ｂに流入し、案内通路部１４１ｂ２に沿って各吸入孔１０３ａに向かい、シリンダボア１０４ａに吸入される。そして、ピストン１３６が吸入工程にあるときに、第２空間部１４１ｂで発生する吸入圧力脈動は、連通孔１５０ａから各吸入孔１０３ａへの距離が等しいので、連通孔１５０ａでそのレベルが最小になる。

かかる構成の圧縮機１００によれば、区画部材１５０で区画された第１空間部１４１ａを吸入通路の一部と見なせ、実質的な吸入通路の出口が連通孔１５０ａとなるので、シリンダヘッド１０４に形成された吸入通路１０４ａの配置や向きによらず、吸入通路の実質的な出口（連通孔１５０ａ）を吸入室１４１の略中央部に配置できるようになる。従って、吸入通路１０４ａを経由してエアコンシステム側に伝播する吸入圧力脈動を低減でき、この吸入圧力脈動に起因する車室内の騒音を低減できる。

また、各吸入孔１０３ａに向けて放射状に案内通路部１４１ｂ２を形成し、案内通路部１４１ｂ２により吸入孔１０３ａを仕切るようにしたので、各吸入孔１０３ａに向けて吸入された冷媒がスムースに流れ、また、各吸入孔１０３ａに向けた吸入冷媒相互の干渉を防止できる。このため、吸入圧力脈動レベルをより一層低減できる。

更に、第１空間部１４１ａが拡張空間となりマフラとして機能するので、第１空間部１４１ａのマフラ効果により、連通孔１５０ａで最小化された吸入圧力脈動レベルを更に低減できる。

また、案内通路１４１ｂ２で挟まれた平坦部１３９ｂを押さえ突起１０４ｄにより押圧して、ヘッドガスケット１３９をバルブプレート１０３側に押圧しているので、吸入圧力脈動による区画部材１５０の振動を抑制できる。更に加えて、ラバーコーティングの制振効果によっても吸入圧力脈動による区画部材１５０の振動が抑制できる。

また、ヘッドガスケット１３９をプレス加工することによってヘッドガスケット１３９に一体に区画部材１５０を形成したので、区画部材として新たに部品を追加する必要がなく、区画部材１５０を吸入室１４１内に固定する構造も必要が無いので、区画部材１５０を設けることによるコストアップを抑制できる。

尚、本実施形態では、連通孔１５０ａを駆動軸１１０の軸線Ｏの延長領域に配置したが、連通孔１５０ａは第２空間部１４１ｂの吸入圧力脈動レベルが最小化される吸入室１４１の径方向中央に配置すればよく、必ずしも駆動軸１１０の軸線Ｏの延長領域である必要ない。また、本実施形態では連通孔１５０ａを１つとしたが、吸入室１４１の径方向中央に複数形成してもよい。更に、本実施形態では、第１空間部と第２空間部とを連通する連通路として連通孔１５０ａを設ける構成としたが、連通路として第１空間部又は第２空間部に突出する筒状の連通路としてもよい。

また、本実施形態では、第１空間部１４１ａにマフラ効果を持たせるため、区画部材１５０に第１空間部１４１ａにオイルが貯留されないような通路断面積に設定して小孔１５０ｄを設けたが、第１空間部１４１ａにマフラ効果を持たせないのであれば、第１空間部１４１ａにオイルが貯留されてもよく、この場合、小孔１５０ｄの通路断面積を小さく設定してもよい。尚、小孔１５０ｄは、複数形成してもよい。

また、本実施形態では、区画部材１５０をヘッドガスケット１３９に一体形成する例を示したが、ヘッドガスケット１３９と別部材で形成してもよい。例えば、本実施形態のような形状の区画部材をヘッドガスケットと別に設け、シリンダヘッドの底壁に一端を支持したバネの他端で区画部材の中央部分を押圧して支持するようにしてもよい。

また、本実施形態では、可変容量圧縮機の例を示したが、固定容量圧縮機を含む往復動型圧縮機全般に適用可能である。

１００…可変容量圧縮機
１０１ａ…シリンダボア
１０３…バルブプレート
１０３ａ…吸入孔
１０３ｂ…吐出孔
１０４ａ…吸入通路
１０４ｄ…押さえ突起
１３６…ピストン
１４１…吸入室
１４１ａ…第１空間部
１４１ｂ…第２空間部
１４１ｂ２…案内通路部
１４２…吐出室
１５０…区画部材
１５０ａ…連通孔
１３９…ヘッドガスケット

Claims

駆動軸の周囲に環状に配列された複数のシリンダボアに往復動自在に挿入されたピストンと、
吸入通路が接続し前記シリンダボアと吸入孔を介して連通する吸入室と、
前記吸入室の外側周囲に形成され前記シリンダボアと吐出孔を介して連通する吐出室と、
を備え、
吸入通路から前記吸入室に流入する冷媒を、前記ピストンの往復動により吸入室から吸入孔を介してシリンダボア内に吸入して吐出孔を介して吐出室に吐出する圧縮機において、
前記吸入室を、前記吸入通路が接続する第１空間部と、前記吸入孔が接続する第２空間部と、に区画する区画部材を設け、該区画部材の吸入室中央部に相当する部位に、前記第１空間部と前記第２空間部とを連通する連通路を形成したことを特徴とする圧縮機。
前記連通路を介して前記第１空間部から前記第２空間部に流入した冷媒を前記吸入孔に向けて案内する案内通路を形成した請求項１に記載の圧縮機。
前記区画部材は、前記吸入孔及び前記吐出孔が形成されたバルブプレートと前記吸入室及び吐出室が形成されたシリンダヘッドとの間に介在させたヘッドガスケットの吸入室に面した部分を、吸入室内に突出させて形成し、前記案内通路を一体形成した請求項１又は２に記載の圧縮機。
前記バルブプレートに面した前記シリンダヘッドの吸入室形成壁面に、前記ヘッドガスケットを介して前記バルブプレートを押圧する突起部を突設し、前記案内通路を、隣合う突起部間に形成した請求項３に記載の圧縮機。