JP4100511B2 - 圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は車両の空調装置に使われる圧縮機に係り、より詳細には単頭型ピストンを備え、吐出ガスの脈動圧を低減させる構造を備えた圧縮機に関するものである。
一般に車両の空調装置に使われる圧縮機においては、吸入ガスまたは吐出ガスの脈動圧により騷音が発生する。このような騷音のうち吐出ガスの脈動圧による騷音を低減するために、従来は圧縮機の外周面に別の吐出マフラー室を設けていた。しかし、そうすると、圧縮機の全体的な体積が増大し、小型、軽量化が要求される車両用圧縮機には不適当になるだけでなく、リアーハウジング内の吐出室と圧縮機の外周面に設けられた吐出マフラー室とを連通する連結通路が長大になってしまい、そこでの圧縮冷媒の圧力降下量が大きくなって、圧縮機の性能が低下する、という問題点があった。
このような問題点を解決するために、従来、図１及び図２に示すような工夫がなされている。すなわち、シリンダー２の外周面には、吸入ポート６ａを通じて外部冷媒回路と連結された吸入マフラー室６だけが形成されており、吐出マフラー室は形成されておらず、リアーハウジング１の後端に吐出管３を形成し、これを通じて吐出室７の冷媒ガスを排出させる。
このようにすれば、吐出マフラー室を省略できて、圧縮機がコンパクトに形成できるだけでなく、吐出室と吐出マフラー室を連通する連結通路も不要になる。
しかしながら、この場合でも、シリンダー２と吐出室７とを連通させる各吐出口８から吐出管３の入口３ａまでの距離が、例えばＬ１〜Ｌ６のように相異なるので、各吐出口８から吐出された冷媒ガスの脈動圧が、吐出管３の入口３ａに相異なって伝わり、全体的な脈動圧の絶対量を削減できないという、さらなる問題点があった。
この、さらなる問題点を解決するために本出願人の発明に係る特許文献１に開示された技術によれば、吐出管に少なくとも２個の吐出口を形成して各吐出口を通じて吐出管路に流入する各冷媒に、合流する地点で所定の位相差を持たせることによって、脈動圧の増大を最小化できた。
しかし、この場合においても、各吐出口を通じて吐出管路に流入する各冷媒が所定の位相差を有するためには、各吐出口の数量、大きさ及び位置を理論的に、又は試行錯誤法で設定せねばならないが、これを設定することが容易ではなかった。
米国特許６，５６８，９１４号公報
前記問題点を解決するためになされた本発明の目的は、圧縮機の全体的な体積の増大を招かずに吐出ガスの脈動圧及びそれによる騷音の低減を図れる圧縮機を提供することである。
本発明の他の目的は、圧縮機から吐出される圧縮冷媒の圧力降下量を低減させつつ吐出ガスの脈動圧及びそれによる騷音の低減を図れる圧縮機を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、圧縮機のリアーハウジング内部の吐出室の空間を縮少することなく、吐出ガスの脈動圧及びそれによる騷音の低減を図れる圧縮機を提供することである。
上記の課題を解決するためになされた本発明による圧縮機は、外部冷媒回路から冷媒ガスを吸入、圧縮及び吐出する圧縮機であって、内部に平行に形成された複数のボアを有するシリンダーと、前記シリンダーの前端に結合されてクランク室を形成したフロントハウジングと、前記シリンダー及び前記フロントハウジングに対して回転自在に支持された駆動軸と、前記駆動軸に装着された斜板要素と連係して前記シリンダーのボア内部を直線往復動する単頭型ピストンと、前記シリンダーの後端を閉鎖すべくそれに結合されたリアーハウジングと、を含み、前記リアーハウジングは、内部の中央に前記シリンダーから流入した吐出ガスが外部冷媒回路へ排出される前に留まる非対称な吐出室と、前記吐出室を取り囲むようにその周囲に外部冷媒回路から吸入された冷媒ガスが前記シリンダー側に誘導される前に留まる吸入室と、前記リアーハウジングの後方側に、前記吐出室と連通する入口及び外部冷媒回路と連通する出口を有し、前記リア-ハウジングの半径方向に延びマフラー機能の脈動減少導管とを備え、前記吐出口の吐出ガスが通過する前記脈動減少導管の入口は、各吐出口の位置によって、前記シリンダーから前記吐出室に流入する吐出ガスが各吐出口を通過する際に生じた前記吐出ガスの各脈動圧が、前記脈動減少導管の入口で実質的に同一の脈動圧値になるような距離に位置することを特徴とする。
好ましくは請求項４に係り、前記脈動減少導管の入口の横断面積は、前記脈動減少導管の管路の横断面積に対して前記脈動減少導管の管路での吐出ガスの脈動圧が前記脈動減少導管の入口での吐出ガスの脈動圧より小さくする大きさを有することを特徴とする。
好ましくは請求項５に係り、前記脈動減少導管の入口の横断面積は、前記脈動減少導管の管路の横断面積より小さいことを特徴とする。
前記構成を有する本発明は次のような効果を有する。
圧縮機の全体的な体積を増大することなく、吐出ガスの脈動圧及びそれによる騷音を効率よく低減できる。
圧縮機から吐出される圧縮冷媒の圧力降下量を最小限に保ちながら、吐出ガスの脈動圧及びそれによる騷音を効率よく低減できる。
圧縮機のリアーハウジング内部の吐出室の空間を縮少することなく、吐出ガスの脈動圧及びそれによる騷音を効率よく低減できる。
以下、本発明の望ましい実施例を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図３は、本発明に係る望ましい実施例としての圧縮機を示す断面図である。図面を参照すれば、本実施例では、少なくとも５つのボアを平行に設けたシリンダー２１の前端は、クランク室２２を形成したフロントハウジング２３によって閉鎖され、後端は、吐出口４３及び吸入口４４が貫通設置された弁プレート２４を介在して、内側領域に吐出室２６と、その周りの外側の領域に吸入室２７を区画設置したリアーハウジング２５により閉鎖されている。
また、このように吐出室２６を内側領域に配置することによって吐出リード弁（図示せず）を放射状の統合弁体として非常にコンパクトに構成できる。
さて、クランク室２２と、これを間に挟んで形成しているフロントハウジング２３及びシリンダー２１の中心部に、各々ラジアル軸受２９、３０を通じて支持された駆動軸２８が設けられ、駆動軸２８のフロントハウジング２３側の延長部には軸密封装置３１が設けられている。
前記クランク室２２内の駆動軸２８上には、駆動軸２８の回転を斜板３４に伝達するために回転体３２が設置されている。
前記回転体３２はフロントハウジング２３の内側面に回転自在に支持されている。
また、前記駆動軸２８上にはスリーブ３３が摺動自在に挟まれている。
スリーブ３３の左右両側には枢軸３３ａが突設されており、その枢軸３３ａに傾板３４の傾斜運動を可能にする斜板３４の係合孔が係合されている。
そして、斜板３４の摺動面には１対の半球型シュー３５が対向して設置されており、その半球型シュー３５は各ボア内に挿入された単頭ピストン３６を、球面結合により斜板３４に係留している。
斜板３４の前面側にはヒンジ機構を構成する１対のハブアーム３７が斜板３４の上死点位置に亙って延びており、各ハブアーム３７と回転体３２にはこれらを貫通して締結されるガイドピン３８が挟まれている。
一方、回転体３２の背面側にはヒンジ機構を構成する１対の支持アーム３９が設置され、各支持アーム３９に貫通して設置された孔３９ａには前記ガイドピン３８が挿入されており、これにより前記斜板３４の運動を規制しており、その際、前記支持アーム３９の孔３９ａの中心傾斜角は、単頭ピストン３６の最上部位置を常に安定的に維持するように、設定されている。
以上、前記斜板３４、前記スリーブ３３、前記回転体３２、及びそれらに付属する上記の諸要素が一体となって、駆動軸２８の回転運動を単頭ピストン３６の往復運動に変える斜板系を構成している。
また、図面符号４５で表されているものは容量制御弁であって、容量制御通路４７により連結されているクランク室２２内の冷媒ガスの容量を適切に調節する機能をする。
図４を参照すると、リアーハウジング２５の後端には前記吐出室２６から外部冷媒回路へ排出される吐出ガスが通過する脈動減少導管４８が形成されているが、本発明の特徴的構成要素として、この脈動減少導管４８の入口４９は前記シリンダー２１から前記吐出室２６に流入される吐出ガスが通過する弁プレート２４に貫通設置された各吐出口４３から同じ距離Ｌに位置している。
そのためには、前記脈動減少導管４８の入口４９は、前記吐出室２６の中央に位置することが望ましい。
こうして前記シリンダー２１から前記吐出室２６に流入した吐出ガスが、各吐出口４３から前記脈動減少導管４８の入口４９まで通過する距離が全て同一値Ｌになるので、前記各吐出口４３から発生した吐出ガスの脈動圧が脈動減少導管４８の入口４９では実質的に同一レベルになることによって、脈動減少導管４８の入口４９での全体としての吐出ガスの脈動圧が実質的に減少することになる。
すなわち、従来は、図２に示すように、前記各吐出口４３から脈動減少導管４８の入口４９までの距離Ｌが同一でなかった。
その結果、図５（ａ）に示すように、Ｌが小さい値である場合には吐出脈動圧波形の振幅が大きくなり、Ｌが大きい値である場合には吐出脈動圧波形の振幅が小さくなって、結果的に全体的な吐出脈動圧波形の振幅は大きくなった。
一方、本実施例によれば、図４に示すように、前記各吐出口４３から脈動減少導管４８の入口４９までの距離Ｌが全て実質的に同一になった。
その結果、図５（ｂ）に示すように、この距離Ｌは前記従来の場合の距離Ｌの最大値より小さい値になるので、吐出脈動圧波形の最大振幅は前記従来の場合の吐出脈動圧波形の最大振幅より小さくなるだけでなく、吐出脈動圧波形の振幅が中程度で揃う。
また、前述したような脈動減少導管４８の入口４９の位置は、前記シリンダー２１から前記吐出室２６に流入される吐出ガスが通過する各吐出口４３から発生した前記吐出ガスの各脈動圧が前記脈動減少導管４８の入口４９で実質的に同じレベルになる位置に形成されても良く、それは必ずしも駆動軸の中心とは限られない。
このことは、前記各吐出口４３の相対的位置、吐出室２６の全体的な形状、脈動減少導管４８が吐出室２６内の空間に及ぼす影響などによって、前記各吐出口４３から前記脈動減少導管４８の入口４９までの距離を幾何学的に同一にとってあるにも拘わらず、前記脈動減少導管４８の入口４９での吐出ガスの脈動圧の振幅が揃わない場合に、前記脈動減少導管４８の入口４９の位置を前記振幅が揃うように定め直す際の基準となる。
この場合、脈動減少導管４８の入口４９の位置は、当業者が実験によって適切に選択できる。
さらに本実施例において、前記脈動減少導管４８の入口４９の横断面積Ａ１は、図３に示すように、前記脈動減少導管４８の管路５０の横断面積Ａ２より小さくしてある。
このようにすることによって、脈動減少導管４８の入口４９を通過した吐出ガスが、前記入口４９よりも横断面積の大きい脈動減少導管４８の管路５０に流入することによってその脈動圧を減少することができる。
したがって、脈動減少導管４８の入口４９で一旦脈動圧が減少した吐出ガスは、脈動減少導管４８の管路５０を通過することでその脈動圧がさらに減少する。
一方、本実施例においては、シリンダー２１の外周面に吸入ポート４２を通じて外部冷媒回路と連結された吸入マフラー室４０が形成されており、リアーハウジング２５の外周面に前記吸入マフラー室４０の開放側と対向して吸入マフラー室４０の開放端の縁部に接合されてこれを閉鎖している蓋部４１が形成されている。
このように構成することによって別の栓部材を備えることなく、吸入マフラー室４０を容易に形成できる。
また、この蓋部４１には、図４に示すように、前記吸入マフラー室４０の冷媒ガスをリアーハウジング２５の吸入室２７に誘導するようにこれら両者を連通する吸入室連通路４１ａが少なくとも１つ、例えば２つ形成されている。
このように吸入室連通路４１ａを形成することによって吸入マフラー室４０の冷媒ガスが、リアーハウジング２５内の吸入室２７に停滞することなく円滑に流れるので、冷媒ガスの圧力降下量を著しく抑えることができる。
以下、本発明による、前記構成を有する実施例の作用を説明する。
外部冷媒回路から吸入ポート４２を通じて吸入マフラー室４０に吸入された冷媒ガスは吸入室連通路４１ａを経てリアーハウジング２５の内部の吸入室２７に吸入された後、駆動軸２８の回転により駆動される単頭ピストン３６の作用により、吸入口４４を通じてシリンダー２１及びフロントハウジング２３により形成されたクランク室２２に圧縮された後、吐出口４３を通じてリアーハウジング２５内の吐出室２６に吐出された後、脈動減少導管４８の入口４９を通じて脈動減少導管４８に流入し、管路５０を経て外部冷媒回路へ排出される。
以上、本発明の内容を、添付した図面に示した実施例を参照して説明したが、これは例示的なものに過ぎず、本発明が属する技術分野の当業者であれば、これより多様な変形及び同等の他の実施例に容易に想到できるであろう。本発明の真の技術的範囲は、前記実施例の範囲に限られず、特許請求の範囲により決まることはいうまでもない。
本発明は車両の空調装置に使われる圧縮機であって、吐出ガスの脈動圧を効率よく低減し、脈動圧に伴う騒音を低減するのに好適である。
従来技術による圧縮機を示す断面図である。 図１の圧縮機のリアーハウジングを示す断面図である。 本発明による圧縮機を示す断面図である。 図３のリアーハウジングを示す断面図である。 （ａ）は従来技術による圧縮機の吐出脈動圧波形を示す図面である。（ｂ）は本発明による圧縮機の吐出脈動圧波形を示す図面である。
符号の説明
２１ シリンダー
２２ クランク室
２３ フロントハウジング
２４ 弁プレート
２５ リアーハウジング
２６ 吐出室
２７ 吸入室
２８ 駆動軸
２９，３０ ラジアル軸受
３１ 軸密封装置
３２ 回転体
３３ スリーブ
３３ａ 枢軸
３４ 斜板
３５ 半球型シュー
３６ 単頭ピストン
３７ ハブアーム
３８ ガイドピン
３９ 支持アーム
３９ａ 孔
４３ 吐出口
４４ 吸入口
４５ 容量制御弁
４７ 容量制御通路
４８ 脈動減少導管
４９ 脈動減少導管の入口
５０ 脈動減少導管の管路

Claims (3)

  1. 外部冷媒回路から冷媒ガスを吸入、圧縮及び吐出する圧縮機であって、
    内部に平行に形成された複数のボアを有するシリンダーと、
    前記シリンダーの前端に結合されてクランク室を形成したフロントハウジングと、
    前記シリンダー及び前記フロントハウジングに対して回転自在に支持された駆動軸と、
    前記駆動軸に装着された斜板要素と連係して前記シリンダーのボア内部を直線往復動する単頭型ピストンと、
    前記シリンダーの後端を閉鎖すべくそれに結合されたリアーハウジングと、
    を含み、
    前記リアーハウジングは、
    内部の中央に前記シリンダーから流入した吐出ガスが外部冷媒回路へ排出される前に留まる非対称な吐出室と、
    前記吐出室を取り囲むようにその周囲に外部冷媒回路から吸入された冷媒ガスが前記シリンダー側に誘導される前に留まる吸入室と、
    前記リアーハウジングの後方側に、前記吐出室と連通する入口及び外部冷媒回路と連通する出口を有し、前記リア-ハウジングの半径方向に延びマフラー機能の脈動減少導管とを備え、
    前記吐出口の吐出ガスが通過する前記脈動減少導管の入口は、各吐出口の位置によって、前記シリンダーから前記吐出室に流入する吐出ガスが各吐出口を通過する際に生じた前記吐出ガスの各脈動圧が、前記脈動減少導管の入口で実質的に同一の脈動圧値になるような距離に位置することを特徴とする圧縮機。
  2. 前記脈動減少導管の入口の横断面積は、前記脈動減少導管の管路の横断面積に対して前記脈動減少導管の管路での吐出ガスの脈動圧が前記脈動減少導管の入口での吐出ガスの脈動圧より小さくする大きさを有することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
  3. 前記脈動減少導管の入口の横断面積は、前記脈動減少導管の管路の横断面積より小さいことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
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