JP4759771B2

JP4759771B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP4759771B2
Application number: JP2001045237A
Authority: JP
Inventors: 幸生風早; 教勝木曽; 慶一松田; 正一榎戸; 裕通田辺; 正仁島田; 欣之石田
Original assignee: Valeo Japan Co Ltd
Current assignee: Valeo Japan Co Ltd
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: JP2002250279A; WO2002066831A1

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、圧縮機構の吸入、圧縮、吐出行程において生じる脈動波を防止する構成を具備した圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧縮機として、特開平１１−３５１１４２号公報は、エバポレータからの冷媒ガスを吸入する吸入口と、この吸入口から流入した冷媒ガスを収容する吸入空間と、回転軸に摺動且つ傾斜可能に装着され、前記回転軸と一体に回転する斜板と、この斜板の揺動運動によって往復動するピストンと、該ピストンが摺動自在に挿入され、前記吸入空間及び吐出空間と適宜連通するシリンダとを少なくとも具備し、回転軸の回転を斜板によってピストンの往復動に変換し、シリンダ内で往復動するピストンによって変化するシリンダの容積変化により、吸入空間の冷媒ガスを吸引して圧縮し、吐出空間に吐出する圧縮機を開示する。
【０００３】
また、この圧縮機は、負荷が最小となった場合に、クランク室の圧力を上昇させて斜板の傾きを最小にして吐出容量を最小限にすると同時に、吸入口を閉じて冷媒ガスの吸入を停止させ、冷媒ガスをコンプレッサ内で循環させてエバポレータの凍結を防止するクラッチレス機構を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようないわゆるピストン往復型圧縮機では、斜板の回転に伴い、ピストンが往復運動するもので、圧縮室の圧力変動に応じて吸入弁及び吐出弁が開閉し、吸入、圧縮及び吐出が繰り返される。この時、弁の開閉遅れや弁自体のばたつきなどが発生するため、吸入ポート又は吐出ポートと圧縮室の間に設けられる吸入空間又は吐出空間（圧力空間）内に圧力波が放出され、さらに室内の共鳴周波数が誘起されて非常に強い脈動波として成長する場合がある。
【０００５】
特に、シリンダヘッド内に圧力空間を同心円状に区画形成する場合、外側の圧力空間は、標準的な圧縮機では２２０〜３２０ｍｍの周長となるため、３００Ｈｚ〜７００Ｈｚの範囲内に共鳴周波数を持ち、熱交換器の持つ固有値（共鳴周波数）とあいまって、熱交換器本体を振動させ、不快な騒音となって車室内に伝わり問題となっていた。また、この問題を解決するために、従来では、吸入脈動を減衰させるために配管上に減衰マフラを設置したり、コンプレッサの吸入通路を絞ったりしていたが、コストアップとなったり、性能低下を招いたりするという問題点があった。また、コンデンサをヒータコアの代わりに用いるタイプの空調装置の場合には、コンデンサが車室内に配されるために、圧縮機の吐出脈動によって生じる脈動波によりコンデンサにも振動が生じて、騒音の原因となっていた。
【０００６】
このため、この発明は、脈動波に起因する振動や騒音を簡易な構造で減衰させることのできる圧縮機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
よって、この発明は、フロントヘッド、シリンダブロック及びリアヘッドからなるハウジングと、該ハウジング内に設けられ、前記フロントヘッドを貫通して設けられる駆動軸の回転によって駆動される圧縮機構と、前記リアヘッドの中央に位置し、前記圧縮機構の吸入側又は吐出側の一方と連通する第１の圧力空間と、該第１の圧力空間の外側に形成され、前記圧縮機構の吸入側又は吐出側の他方と連通する第２の圧力空間とを少なくとも具備する圧縮機において、前記第２の圧力空間には、該第２の圧力空間に連通する吸入ポート又は吐出ポートの開口部近傍に、所定の長さを有するマフラ空間を画成したことにある。
【０００８】
したがって、この発明によれば、第１の圧力空間の外側に形成される第２の圧力空間に、この第２の圧力空間と連通する吸入ポート又は吐出ポートの開口部（具体的には、前記第２の圧力空間が吐出空間である場合には吐出ポートの開口部であり、前記第２の圧力空間が吸入空間である場合には吸入ポートの開口部）近傍に所定の長さを有するマフラ空間を形成するようにしたので、前記圧縮機構によって第２の圧力空間の生じる脈動波、特に前記第２の圧力空間の持つ共鳴周波数の脈動波を所定の長さを有するマフラ空間で減衰することができるので、圧縮機の吐出ポート又は吸入ポートからでる脈動波や振動を抑制でき、熱交換器（吐出側ではコンデンサ、吸入側ではエバポレータ）での共振を防止し、車室内の騒音を防止することができる。論理的には、閉鎖管によってマフラ空間を形成した場合には、管端は脈動特性の山となり、開放端は谷となるため、所定の長さがＬ、冷媒の音速がＣの場合、（２ｎ−１）・Ｃ／４Ｌ（ｎは自然数）となる周波数で減衰が最大となる。具体的には、冷媒の音速がＣ＝１５０ｍ／ｓであり、Ｌ＝７５ｍｍである場合、５００，１５００，２５００・・・Ｈｚ付近の脈動を減衰させることができる。また、減衰特性は、マフラ空間のリブなどの凹凸形状によ低周波側又は高周波側にずれることがあるため、正確には、有限要素法で解析することが望ましい。
【０００９】
また、前記マフラ空間は、前記開口部近傍から周方向に所定の長さを画成する一対の周方向遮蔽部と、該一対の周方向遮蔽部の軸方向端部に固着される軸方向遮蔽部とによって画成され、該マフラ空間と前記第２の圧力空間とは、前記軸方向遮蔽部に形成されたガス通路孔によって連通することが望ましい。
【００１０】
さらに、前記軸方向遮蔽部は、前記周方向遮蔽部と共に前記リアヘッドに一体に形成されるものであっても、前記周方向遮蔽部は、前記リアヘッドに一体に形成されると共に、前記軸方向遮蔽部は前記周方向遮蔽部の軸方向端部に固着される遮蔽プレートであってもよい。これによって、マフラ空間の形成を容易に行うことができると共に、下記するガス通路孔の形成も容易に行うことができるものである。
【００１１】
さらに、前記マフラ空間の周縁には、前記遮蔽プレートが当接する段部が形成されることが望ましい。また、前記遮蔽プレートの周囲には、前記遮蔽プレートの周囲を密閉する弾性部材がコーティングされることことが望ましく、前記遮蔽プレートと前記段部との間には弾性部材からなるシール材を挟持固定するようにしても良いものである。これによって、前記遮蔽プレートの周縁部での密閉性を向上させることができ、脈動波の減衰性をさらに向上させることができるものである。
【００１２】
さらにまた、該第２の圧力空間に連通する吸入ポート又は吐出ポートの開口部と前記ガス通路孔とは、前記マフラ空間の略中央に開口するものであってもよく、該第２の圧力空間に連通する吸入ポート又は吐出ポートの開口部と前記ガス通路孔とは、前記マフラ空間の一方の端部に開口するものであってもよい。これによって、第２の圧力空間に連通する吸入ポート又は吐出ポートの開口部と前記ガス通路孔とを前記マフラ空間の略中央に設定した場合には、前記所定の長さＬを短く設定することが可能となり、第２の圧力空間に連通する吸入ポート又は吐出ポートの開口部と前記ガス通路孔とを前記マフラ空間の一方の端部に設定した場合には、前記所定の長さＬを長く設定することが可能となるものである。また、逆に、減衰したい帯域の周波数が存在する場合には、この周波数にあわせて吸入ポート又は吐出ポートの開口部と前記ガス通路孔の位置を設定することも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面により説明する。
【００１４】
図１に示す圧縮機１は、フロントヘッド２、シリンダブロック３及びリアヘッド４からなるハウジング５を有する。また、回転軸６は、前記フロントヘッド２を貫通すると共に、フロントヘッド２及びシリンダブロック３に回転自在に軸支され、プーリ７を介して図示しない走行用エンジンの回転が伝達されて回転されるようになっている。また、前記フロントヘッド２内には、クランク室８が画成され、このクランク室８の開口部分は前記シリンダブロック３によって閉塞される。さらに、前記シリンダブロック３と前記リアヘッド４との間には、弁プレート９が挟持固定される。
【００１５】
前記シリンダブロック３には、前記回転軸６の周囲に、この回転軸６の軸方向に延出して形成された複数のシリンダ１０が形成され、このシリンダ１０には前記弁プレート９に形成された吸入口１１及び吐出口１２が開口する。また吐出口１２は弁体１３によって開閉されるものである。そして、それぞれのシリンダ１０には、ピストン１４が摺動自在に挿入され、それぞれのピストン１４のクランク室８側の端部は回転斜板１５に摺動自在に噛合し、前記回転斜板１５は、連結機構１６を介して前記回転軸６に固着される回転プレート１７によって回転されるものである。また、前記回転斜板１５は、前記回転軸６に対してその角度が変更自在であるように、前記回転軸６に装着されている。
【００１６】
この実施の形態に係る圧縮機１では、図１、図２及び図４に示すように、前記リアヘッド４の中央部分には、前記弁プレート９に形成された吸入口１１と連通する吸入空間（第１の圧力空間）１８が形成され、この吸入空間１８は、吸入ポート２０と連通する。また、前記吸入空間１８の外周部分には吐出空間（第２の圧力空間）１９が環状に形成される。この吐出空間１９は、前記リアヘッド４の前記吸入空間１８を形成する凹部２５の周囲に環状に形成された環状溝部２１内に形成されるものである。
【００１７】
また、前記環状溝部２１には、この環状溝部２１の吐出ポート２２の開口部２２ａ近傍を周方向に所定の範囲（所定の長さ）に分割してマフラ空間形成用溝部２３を画成する一対の周方向遮蔽部２４が設けられる。そして、前記一対の周方向遮蔽部２４の軸方向端部に、図３で示すような軸方向遮蔽プレート２６を固着することによって、マフラ空間２７を画成するものである。また、このマフラ空間２７は、前記吐出空間１９と軸方向遮蔽プレート２６に形成されたガス通路孔２８を介して連通するものである。
【００１８】
この実施の形態では、前記軸方向遮蔽プレート２６は、前記周方向遮蔽部２４の軸方向端部に形成されたねじ孔４０にねじ２９が螺合することによって前記周方向遮蔽部２４に固定されるが、前記リアヘッド４の成形時にリアヘッド４と一体に成形するようにしても良いものである。
【００１９】
尚、この実施の形態では、前記吐出ポート２２の開口部２２ａ及び前記ガス通路孔２８から前記周方向遮蔽部２４までの距離が、前記吐出空間１９に生じる脈動波を減衰可能な長さＬに設定されるものである。論理的には、閉鎖管にてマフラ空間２７を形成した場合には、管端は脈動特性の山となり、開放端は谷となるため、（２ｎ−１）・Ｃ／４Ｌとなる周波数で減衰がピークとなる。具体的には、冷媒の音速Ｃ＝１５０ｍ／ｓとなる時、片側若しくは両側の前記周方向遮蔽部２４から前記ガス通路孔２８及び吐出ポート２２の開口部２２ａまで長さを７５ｍｍ（Ｌ）とすると、５００，１５００，２５００・・・Ｈｚ付近の脈動を減衰させることができる。また、減衰特性はマフラ空間２７のリブなどの凹凸形状によって減衰周波数が低周波若しくは高周波側にずれることがあり、正確には有限要素法で解析して最適な減衰周波数を求めることが望ましい。
【００２０】
以上の構成の圧縮機１において、図示しない走行用エンジンの回転に伴って回転軸６が回転すると、前記回転軸６に固定される前記回転プレート１７が同時に回転し、連結機構１６を介して回転斜板１５を回転且つ揺動させる。そして、この回転斜板１５の回転及び揺動に伴って、この回転斜板１５に一端が摺動自在に固定されるピストン１４がシリンダ１０に対して往復動し、ピストン１４及びシリンダ１０によって画成される圧縮室３０の容積を変化させる。この圧縮室３０の変化に伴って、吸入空間１８から冷媒ガスを吸引して圧縮し、吐出空間１９に吐出するものである。これによって、冷凍サイクルの前行程であるエバポレータで蒸発された冷媒ガスは、吸入ポート２０から吸入空間１８を介して圧縮室３０に吸入され、圧縮されて、吐出空間１９に吐出され、ガス通路孔２８を介してマフラ空間２７を経て吐出ポート２２から次なる行程、例えばコンデンサに送出されるものである。
【００２１】
以上のように、圧縮機１の吸入、圧縮、吐出行程により、冷媒ガスが吸入、圧縮され吐出されるが、吸入行程を取ってみても複数のピストン１４において断続的に実行されることから、吐出空間１９において圧力変動が生じ、脈動波として前記吐出空間１９で共鳴するが、マフラ空間２７において前記脈動波を減衰することができるものである。特に、高圧側のコンデンサをヒータコアの代わりとして用いるタイプの空調装置においては、コンデンサでの共振が騒音として問題となるため、この発明を用いることによってコンデンサでの共振を防止できるので、車室内での騒音の発生を防止することができるものである。
【００２２】
また、エバポレータでの共振が問題となる場合には、圧縮機を前記吐出空間を第１の圧力空間とし前記吸入空間を第２の圧力空間とするような構成とすることによって、吸入空間（第２の圧力空間）で発生する脈動波をマフラ空間で減衰できるので、エバポレータでの騒音の発生を防止することができるものである。
【００２３】
以下、この発明の他の実施の形態について説明するが、共通の個所及び同様の効果を奏する個所には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
図５乃至図７に示す本願発明の第２の実施の形態は、吐出ポート２２がリアヘッド４の外周面から径方向に延出して形成されている点及び吐出ポート２２の開口部２２ａ及びガス通路孔２８がマフラ空間２７の一方の端部近傍に位置する点において、前述して第１の実施の形態と異なっている。この構成としたことによって前述した第１の実施の形態よりもマフラ空間２７の周方向の長さＬを長く設定することができるものである。これによって、第１の実施の形態よりも減衰可能な周波数を低周波側に設定することが可能となるものである。
【００２５】
尚、吐出ポート２２がリアヘッド４の外周面から径方向に延出して形成される構造は、前記第１の実施の形態で示した吐出ポート２２がマフラ空間２７の略中央に開口する場合にも採用することができると共に、前記第１の実施の形態に開示したような吐出ポート２２が軸方向に延出する構造を、吐出ポート２２がマフラ空間２７の一方の端部に開口する場合にも採用することができる。
【００２６】
図８乃至図１０で示される第３の実施の形態は、前記マフラ空間２３の軸方向を閉鎖する軸方向遮蔽プレート２６Ａの周囲にゴム、合成ゴム、合成樹脂等の弾性部材からなるシール材５０をコーティングしたことを特徴とするもので、前記軸方向遮蔽プレート２６Ａの周縁部における密閉性を向上させたものである。
【００２７】
また、図１１で示す第４の実施の形態は、前記軸方向遮蔽プレート２６Ａの周縁部に弾性部材からなるシール材５１を嵌め込んだことを特徴とするものである。これによって、軸方向遮蔽プレート２６Ａとシール材５１を別々に形成することができるので、シール材５１が劣化した場合にも、簡単に交換することができるものである。
【００２８】
図１２乃至図１４に示す第５の実施の形態は、前記マフラ空間２３の周縁に、軸方向遮蔽プレート２６Ｂの周縁部が当接する段部６０を形成し、さらにこの段部６０と前記軸方向遮蔽プレート２６Ｂとの間に弾性部材からなるシール材を介在させてその間をシールするようにして軸方向のシール性を向上させたことを特徴とするものである。これによって軸方向密閉プレート２６Ｂの製造精度をある程度ラフにできるので、作業性を向上させ、コストダウンを達成することができるものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、吸入側若しくは吐出側とそれに対応するポート近傍に周方向に所定の長さを有するマフラ空間を設けるようにしたので、吸入側若しくは吐出側に発生する問題の脈動波を効果的に減衰させることができ、車室内での不快な騒音を防止できるものである。
【００３０】
また、マフラ空間をリアヘッド内部に形成するようにしたので、マフラを設けてもコンプレッサ自体の大型化を抑制できる。
【００３１】
さらに、マフラ空間の周縁に前記遮蔽プレートが当接する段部を形成したことによって、マフラ空間の密閉性を簡易な構造で向上させることができるので、脈動波の減衰性を向上させることができるものである。また、遮蔽プレートとマフラ空間の周縁又は遮蔽プレートと段部の間に、弾性部材からなるシール部材を設けたことによってさらに密閉性を向上させることができ、脈動波の減衰性を向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態に係る圧縮機の側面断面図である。
【図２】本願発明の第１の実施の形態に係る圧縮機のリアヘッドの正面図である。
【図３】本願発明の第１の実施の形態に係る軸方向遮蔽プレートの平面図である。
【図４】本願発明の第１の実施の形態に係る圧縮機のリアヘッドの側面断面図である。
【図５】本願発明の第２の実施の形態に係る圧縮機の側面断面図である。
【図６】本願発明の第２の実施の形態に係る圧縮機のリアヘッドの正面図である。
【図７】本願発明の第２の実施の形態に係る軸方向遮蔽プレートの平面図である。
【図８】本願発明の第３の実施の形態に係る圧縮機のリアヘッドの正面図である。
【図９】本願発明の第３の実施の形態に係るマフラ空間のＡ−Ａ部の説明断面図である。
【図１０】本願発明の第３の実施の形態に係るマフラ空間のＢ−Ｂ部の説明断面図である。
【図１１】本願発明の第４の実施の形態に係るマフラ空間のＢ−Ｂ部の説明断面図である。
【図１２】本願発明の第５の実施の形態に係る圧縮機のリアヘッドの遮蔽プレートを装着した状態を示した正面図である。
【図１３】本願発明の第５の実施の形態に係る圧縮機のリアヘッドの遮蔽プレート装着前の正面図である。
【図１４】本願発明の第５の実施の形態に係るマフラ空間のＣ−Ｃ部の説明断面図である。
【符号の説明】
１圧縮機
２フロントヘッド
３シリンダブロック
４リアヘッド
５ハウジング
６回転軸
１０シリンダ
１４ピストン
１８吸入空間
１９吐出空間
２０吸入ポート
２２吐出ポート
２４周方向遮蔽部
２６、２６Ａ，２６Ｂ軸方向遮蔽プレート
２７マフラ空間
２８ガス通路孔
３０圧縮室

Claims

フロントヘッド、シリンダブロック及びリアヘッドからなるハウジングと、該ハウジング内に設けられ、前記フロントヘッドを貫通して設けられる駆動軸の回転によって駆動される圧縮機構と、前記リアヘッドの中央に位置し、前記圧縮機構の吸入側又は吐出側の一方と連通する第１の圧力空間と、該第１の圧力空間の外側に形成され、前記圧縮機構の吸入側又は吐出側の他方と連通する第２の圧力空間とを少なくとも具備する圧縮機において、
前記第２の圧力空間には、該第２の圧力空間に連通する吸入ポート又は吐出ポートの開口部近傍に、所定の長さを有するマフラ空間を画成すること、且つ
該マフラ空間が、前記開口部近傍から周方向に所定の長さを画成する一対の周方向遮蔽部と、該一対の周方向遮蔽部の軸方向端部に固着される軸方向遮蔽部とによって画成され、該マフラ空間と前記第２の圧力空間とは、前記軸方向遮蔽部に形成されたガス通路孔によって連通することを特徴とする圧縮機。
前記軸方向遮蔽部は、前記周方向遮蔽部と共に前記リアヘッドに一体に形成されることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
前記周方向遮蔽部は、前記リアヘッドに一体に形成されると共に、前記軸方向遮蔽部は前記周方向遮蔽部の軸方向端部に固着される遮蔽プレートであることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
前記マフラ空間の周縁には、前記遮蔽プレートが当接する段部が形成されることを特徴とする請求項３記載の圧縮機。
前記遮蔽プレートの周囲には、弾性部材がコーティングされることを特徴とする請求項３又は４記載の圧縮機。
前記遮蔽プレートと前記段部の間には弾性部材からなるシール材が挟持されることを特徴とする請求項４記載の圧縮機。
該第２の圧力空間に連通する吸入ポート又は吐出ポートの開口部と前記ガス通路孔とは、前記マフラ空間の略中央に開口することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の圧縮機。
該第２の圧力空間に連通する吸入ポート又は吐出ポートの開口部と前記ガス通路孔とは、前記マフラ空間の一方の端部に開口することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の圧縮機。