JP5783354B2 - Compressor - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクル式空調装置等に使用される圧縮機において、冷媒の圧力脈動による騒音のレベルを低減する技術に関する。 The present invention relates to a technique for reducing the level of noise caused by refrigerant pressure pulsation in a compressor used in a refrigeration cycle air conditioner or the like.
特許文献1には、駆動軸の周囲に配列されピストンが往復動自在に挿入された複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの端面に接合され、各シリンダボアと吸入弁機構を介して連通する吸入室、及び各シリンダボアと吐出弁機構を介して連通する吐出室を有するシリンダヘッドとを備え、吐出室を吸入室の外側周囲に形成した圧縮機が開示されている。 In Patent Document 1, a cylinder block having a plurality of cylinder bores that are arranged around a drive shaft and in which a piston is reciprocally inserted, and joined to an end face of the cylinder block and communicated with each cylinder bore via a suction valve mechanism. There is disclosed a compressor that includes a suction chamber and a cylinder head having a discharge chamber that communicates with each cylinder bore via a discharge valve mechanism, and the discharge chamber is formed around the outside of the suction chamber.
そして、ノイズ騒音の要因となる圧力脈動を低減するため、吐出室を複数のリブによって周方向に複数の小室に区画し、これら小室相互をリブの突端とバルブプレート(吸入弁機構、吐出弁機構を備える)との間に形成した絞り通路を介して連通させている。 In order to reduce the pressure pulsation that causes noise and noise, the discharge chamber is divided into a plurality of small chambers in the circumferential direction by a plurality of ribs, and the small chambers are separated from each other by a protruding end of the rib and a valve plate (suction valve mechanism, discharge valve mechanism). And a communication passage through a throttle passage formed between the two.
これにより、シリンダボアから吐出された高圧冷媒は、小室内で膨張し、絞り通路を通過して収縮し、隣接する小室で再度膨張するというように、膨張と収縮を繰り返しながら減衰された後、圧縮機から外部の冷凍回路へ流出する。 As a result, the high-pressure refrigerant discharged from the cylinder bore expands in the small chamber, passes through the throttle passage, contracts, and expands again in the adjacent small chamber. Out of the machine to the external refrigeration circuit.
しかしながら、特許文献1の構成では、リブとバルブプレートとの間にバルブプレート面に沿って形成された絞り通路を介して音波がシリンダヘッド内を1周してしまうため、圧縮機の固有振動数付近での共振を十分低減することができず、騒音レベルの悪化を招いていた。 However, in the configuration of Patent Document 1, since the sound wave makes one round in the cylinder head through the throttle passage formed along the valve plate surface between the rib and the valve plate, the natural frequency of the compressor The resonance in the vicinity could not be sufficiently reduced, and the noise level was deteriorated.
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、圧縮機の圧力脈動による共振を低減して騒音レベルを十分低減することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and an object thereof is to sufficiently reduce a noise level by reducing resonance caused by pressure pulsation of a compressor.
このため本発明は、
駆動軸の周囲に配列されピストンが往復動自在に挿入された複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、シリンダブロックの端面に接合され、各シリンダボアと連通する吸入弁及び吐出弁を備えたバルブプレートと、該バルブプレートに接合され、各シリンダボアと吸入弁を介して連通する吸入室、及び各シリンダボアと吐出弁を介して連通する吐出室を有するシリンダヘッドとを備え、吸入室及び吐出室の一方が他方の外側周囲に形成された圧縮機において、以下の構成を備える。
For this reason, the present invention
A cylinder block having a plurality of cylinder bores that are arranged around the drive shaft and in which pistons are reciprocally inserted; and a valve plate that is joined to the end face of the cylinder block and includes intake and discharge valves that communicate with each cylinder bore; A suction chamber that is connected to the valve plate and communicates with each cylinder bore via a suction valve, and a cylinder head that has a discharge chamber that communicates with each cylinder bore via a discharge valve, and one of the suction chamber and the discharge chamber is the other The compressor formed around the outside of the compressor has the following configuration.
外側周囲に形成された吸入室または吐出室を、周方向に複数の小室に区画する複数のリブを配設すると共に、各リブに隣接する小室相互を連通する連通路を配設する。そして、複数の連通路の少なくとも1つはリブに形成された連通孔であって、冷媒の流動方向を波状に変化させるよう駆動軸方向の位置が他の連通路と異なるようにし、あるいは、連通路同士が重ならないように前記複数の連通路の前記駆動軸方向の位置が少なくとも1箇所で異なるようにした。 A plurality of ribs that divide the suction chamber or discharge chamber formed around the outside into a plurality of small chambers in the circumferential direction are disposed, and a communication passage that communicates the small chambers adjacent to each rib is disposed. At least one of the plurality of communication passages is a communication hole formed in the rib, and the position in the drive shaft direction is different from other communication passages so as to change the flow direction of the refrigerant in a wave shape, or The positions of the plurality of communication paths in the drive shaft direction are different at least at one place so that the paths do not overlap each other.
複数の連通路の駆動軸方向の位置が少なくとも1箇所で異なることにより、ある連通路を経た音波は、該連通路とは駆動軸方向の位置が異なる連通路が形成されたリブで反射されるので、シリンダヘッド内を音波が1周することが回避され、共振が効果的に抑制されて騒音レベルを十分低減することができる。 Since the positions of the plurality of communication paths in the drive axis direction are different at least at one location, the sound wave that has passed through a certain communication path is reflected by a rib formed with a communication path that is different in position in the drive axis direction from the communication path. Therefore, it is avoided that the sound wave makes one round in the cylinder head, the resonance is effectively suppressed, and the noise level can be sufficiently reduced.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、実施形態における圧縮機を示し、この圧縮機は、車輌エアコンシステムに使用する斜板式可変容量型の往復動圧縮機100である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a compressor according to an embodiment, and this compressor is a swash plate type variable capacity reciprocating
圧縮機100は、シリンダブロック101と、シリンダブロック101の一端に連結し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を介して連結したシリンダヘッド104と、を備える。
The
シリンダブロック101とフロントハウジング102とによりクランク室105が画成され、駆動軸106は、クランク室105内を横断するように、シリンダブロック101及びフロントハウジング102に対してラジアル方向及びスラスト方向のベアリング113,115,116を介して回転可能に支持される。
A
駆動軸106の先端部は、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の外部に突出し、この外部に突出した先端部に、車両のエンジンやモータなどの駆動源が動力伝達装置を介して連結される。
尚、駆動軸106とボス部102aとの間に軸封装置112を設け、フロントハウジング102の内部(クランク室105)を外部から遮断している。
The front end portion of the
A
クランク室105内において、駆動軸106にはロータ108が固着され、このロータ108に対して連結部109を介して斜板107を取り付けてある。
斜板107は、その中心部に形成した貫通孔に駆動軸106が貫通し、駆動軸106と一体的に回転すると共に、駆動軸106の軸方向にスライド可能でかつ傾動可能に支持されている。また、ロータ108は、フロントハウジング102の前端側内壁に配設したスラストベアリング114によって回転可能に支持されている。
In the
The
ロータ108と斜板107との間には、斜板107の傾角を減少させる方向に向けて斜板107を付勢するコイルバネ110が装着され、また、シリンダブロック101と斜板107との間には、斜板107の傾角を増大させる方向に向けて斜板107を付勢するコイルバネ111が装着されている。
Between the
シリンダブロック101には、駆動軸106を囲むように複数のシリンダボア101aが形成され、各シリンダボア101aには、ピストン117が駆動軸106の軸方向に往復動可能に収容されている。各ピストン117は、シュー118を介して斜板107の外周部に係合していて、斜板107が駆動軸106と共に回転すると、各ピストン117は、シリンダボア101a内を往復動する。
A plurality of
シリンダヘッド104には、駆動軸106の軸線の延長線上に吸入室119が配設されると共に、吸入室119を環状に取り囲む吐出室120が配設される。吸入室119は、バルブプレート103に設けた連通孔103a及び吸入弁の弁体150aを介してシリンダボア101aと連通し、吐出室120は、吐出弁の弁体150b及びバルブプレート103に設けた連通孔103bを介してシリンダボア101aと連通している。
The
フロントハウジング102、シリンダブロック101、バルブプレート103、シリンダヘッド104が、図示しないガスケットを介して複数の通しボルト140によって締結され、圧縮機ハウジングが形成される。
The
また、シリンダブロック101の外側には、マフラ121を設けてある。マフラ121には、吐出室120に連通する連通路121aが、バルブプレートに形成した連通路103cと重合して形成されると共に、逆止弁200が内蔵される。逆止弁200は、上流側の吐出室120内の圧力が下流側圧力より所定以上高いときのみ開弁し、吐出室120から連通路103c、121aを介して流入した冷媒を、吐出ポート121bから吐出させるようになっている。
A
シリンダヘッド104には、車輌エアコンシステムの吸入側冷媒回路(蒸発器)と接続される吸入ポート104aが形成されると共に、吸入ポート104aの下流側近傍に開度調整弁250が介装され、吸入側冷媒回路(蒸発器)から吸入ポート104a及び開度調整弁250を介して流量調整された冷媒が吸入室119に吸入されるようになっている。
The
シリンダヘッド104には、容量制御弁300を取り付けてある。
容量制御弁300は、吐出室120とクランク室105とを連通する連通路125の開度を調整し、クランク室105への吐出冷媒の導入量を制御する。
A
The
また、クランク室105内の冷媒は、ベアリング115,116と駆動軸106との隙間を抜け、シリンダブロック101に形成した空間127、更に、バルブプレート103に形成したオリフィス103dを介して吸入室119へ流入する。
In addition, the refrigerant in the
従って、容量制御弁300によりクランク室105への吐出冷媒の導入量を調整してクランク室105の圧力を変化させ、斜板107の傾斜角、つまりピストン117のストローク量を変化させることにより、圧縮機100の吐出容量を制御することができる。
Therefore, the
尚、容量制御弁300は、外部信号に基づいて内蔵するソレノイドへの通電量を調整し、連通路126を介して容量制御弁300の感圧室に導入される吸入室119の圧力が所定値になるように、圧縮機100の吐出容量を制御し、また、内蔵するソレノイドへの通電を遮断することにより、連通路125を強制開放して、圧縮機100の吐出容量を最小に制御する。
The
次に、圧力脈動による騒音のレベルを低減するため、吐出室120に配設された構成を説明する。
図2に示すように、シリンダヘッド104の外周壁104bと、吸入室119と吐出室120とを仕切る内周壁104cとの間に、駆動軸106を中心とする円の径方向に複数のリブ151を配設して、吐出室120内を、各シリンダボア101aの吐出側の連通孔103bと1個ずつ連通させた小室120a〜120gに区画する。このうち1個の小室(例えば小室120a)は、バルブプレート103の連通路103cと連通させている。
Next, in order to reduce the level of noise due to pressure pulsation, the configuration disposed in the
As shown in FIG. 2, a plurality of
また、各リブ151に小室120a〜120g相互を連通させる複数の連通孔(連通路)151a〜151gを、駆動軸106軸方向の位置(シリンダヘッド104端壁からの高さ位置、以下、連通孔の高さという)が少なくとも1つ異なるように形成する。
In addition, a plurality of communication holes (communication paths) 151a to 151g that allow the
図3〜図5は、連通孔151a〜151gの高さを少なくとも1つ異ならせた各種実施形態を、各小室120a〜120gを直線状に展開した状態で示したものである。
図3,図4の実施形態では、連通孔151a〜151gの高さを、周方向に1個置きに異ならせたものである。連通孔151a〜151gのいずれかを透過した音波は、その連通孔に隣接したリブ151壁面に当たって反射する。このように、音波がシリンダヘッド104を1周することを回避できる。
3 to 5 show various embodiments in which at least one height of the
In the embodiment of FIGS. 3 and 4, the heights of the communication holes 151 a to 151 g are made different every other in the circumferential direction. The sound wave that has passed through any of the
このため、図6に示すように、圧縮機100の固有振動数付近(例えば、400〜500Hz周辺)での共振を、効果的に抑制することができ、騒音レベルを十分低減することができる。 For this reason, as shown in FIG. 6, the resonance in the vicinity of the natural frequency of the compressor 100 (for example, around 400 to 500 Hz) can be effectively suppressed, and the noise level can be sufficiently reduced.
ところで、連通孔の高さを異ならせることにより冷媒の流動方向が波状に変化するため、流動抵抗の増大が考えられる。
しかし、本発明では、共振の抑制効果を高めることで騒音レベルを大きく引き下げることができるため、特許文献1のような連通路の開口面積を小さくして絞り、膨張、収縮の繰り返しによる騒音レベル低減機能を必要としないか、同機能の分担割合を少なくしても済む。したがって、連通孔の開口面積を大きくして冷媒の流動抵抗を減少させることができるので、特許文献1のように同一高さで小開口面積の連通路を設けた場合に比較しても、圧縮機の効率(成績係数COP)を同等以上に高めることも可能となる。
By the way, since the flow direction of the refrigerant changes in a wave shape by changing the height of the communication hole, an increase in flow resistance can be considered.
However, in the present invention, since the noise level can be greatly reduced by increasing the resonance suppression effect, the noise level can be reduced by reducing the opening area of the communication path as in Patent Document 1 and repeatedly performing expansion, contraction, and contraction. No function is required or the share of the function can be reduced. Therefore, since the flow area of the refrigerant can be reduced by increasing the opening area of the communication hole, the compression is reduced even when compared with the case where the communication path having the same height and the small opening area is provided as in Patent Document 1. It is also possible to increase the efficiency of the machine (coefficient of performance COP) to the same level or higher.
因みに、連通孔の総開口面積が所定以上の場合、図7に示すように、連通孔の総開口面積を同一として、同一高さのものと、同一運転条件(同一吐出圧、同一吸入圧)で比較しても、冷媒流量は略同等に維持できることが確認された。 Incidentally, if the total opening area of the communication holes is greater than or equal to a predetermined value, the total opening area of the communication holes is the same, the same height, and the same operating conditions (same discharge pressure, same suction pressure) as shown in FIG. As a result, it was confirmed that the refrigerant flow rates can be maintained substantially the same.
一方、連通孔の開口面積を小さくして、膨張、収縮の繰り返しによる騒音レベル低減機能を併用して騒音レベル機能をより向上させることも可能である。
ただし、連通孔の開口面積を小さくしていくと、連通孔の高さを異ならせて冷媒の流動方向が波状に変化することによる流動抵抗の増大が無視できなくなり、冷媒流量に影響を生じると考えられる。
On the other hand, it is also possible to further improve the noise level function by reducing the opening area of the communication hole and using the noise level reduction function by repeated expansion and contraction.
However, if the opening area of the communication hole is reduced, an increase in flow resistance due to the change in the flow direction of the refrigerant by changing the height of the communication hole cannot be ignored, and the flow rate of the refrigerant is affected. Conceivable.
そこで、連通孔の開口面積を所定より小さくした場合は、図3に比較して図4のように、冷媒出口(バルブプレート103の連通路103c)に隣接する直上流の連通孔151a、151bを冷媒出口の高さに近づける方が、冷媒流動方向の変化が小さくなって流動抵抗を減少できるため好ましい。
Therefore, when the opening area of the communication hole is made smaller than a predetermined value, the
また、図5のように、冷媒出口から上流側2つ目までの連通孔151a、151b、151c、151gを、冷媒出口の高さに近づけるようにすれば、流動抵抗をより減少できる。
Further, as shown in FIG. 5, if the
また、リブ151に形成する連通孔を、図8に示すように孔軸を斜め方向に形成してもよい。シリンダヘッド104に鋳造等でリブ151を一体成形する場合は、リブ151の厚み方向と平行な連通孔を加工することが難しいが、斜め方向加工とすれば、シリンダヘッド104を斜めにセットした状態で容易に加工することができる。特に、リブ151の連通孔以外でもシリンダヘッド104を斜めにセットした状態で加工する箇所があるので、これらと同時に効率良く加工することができる。
Moreover, you may form the communicating hole formed in the
さらに、連通孔を斜め方向に形成する場合は、図9に示すように、冷媒出口の直上流の連通孔151a、151bを、冷媒が冷媒出口に向かう方向に孔軸を設定したり、その他の連通孔も冷媒の流動方向に沿うように孔軸を設定したりすることにより、流動抵抗をより減少できる。
Further, when the communication holes are formed in an oblique direction, as shown in FIG. 9, the
一方、リブ151は、上記実施形態のようにシリンダヘッド104と一体成形されるものの他、シリンダヘッド104と別体の部材で形成することもできる。この場合は、リブ151を圧縮機運転時の温度状態に対して耐久性を有する樹脂で形成することもでき、圧縮機の軽量化を図れる。
On the other hand, the
本発明は、以上示した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、シリンダヘッドの中心側に吸入室を有し、該吸入室の外側に吐出室を有した圧縮機に適用したが、シリンダヘッドの中心側に吐出室を有し、該吐出室の外側に吸入室を有した圧縮機もあり、この場合は、外側の吸入室に対して本発明を同様に適用することができ、吸気脈動による騒音レベルを低減することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described above.
For example, in the above embodiment, the present invention is applied to a compressor having a suction chamber on the center side of the cylinder head and having a discharge chamber outside the suction chamber, but has a discharge chamber on the center side of the cylinder head, There is also a compressor having a suction chamber outside the discharge chamber. In this case, the present invention can be similarly applied to the outer suction chamber, and the noise level due to the intake pulsation can be reduced.
また、以上の実施形態のように、外側の吐出室又は吸入室に対し、シリンダボア数より少ない数の小室に区画形成してもよい。したがって、リブの個数は、2つ以上でよく、2つ以上のリブに形成される連通孔のうち、少なくとも1つの高さが相違していればよい。 Further, as in the above embodiment, the outer discharge chamber or suction chamber may be partitioned into small chambers having a number smaller than the number of cylinder bores. Therefore, the number of ribs may be two or more, and it is sufficient that at least one of the communication holes formed in the two or more ribs has a different height.
また、各リブに形成される連通孔の断面形状や断面積が相違していてもよく、リブ毎に連通孔を複数形成してもよい。また、連通孔の孔軸を斜め方向に形成する場合は、各連通孔の孔軸の方向を相違させてもよく、1個のリブに複数の連通孔を交差させて配設することもできる。 Moreover, the cross-sectional shape and cross-sectional area of the communication hole formed in each rib may differ, and a plurality of communication holes may be formed for each rib. Further, when the hole axis of the communication hole is formed in an oblique direction, the direction of the hole axis of each communication hole may be different, and a plurality of communication holes may be arranged to intersect with one rib. .
また、リブで仕切られる各小室とバルブプレート面とは、完全にシールしてよいが、実質的に音波を遮断できる程度の隙間は有していてもよい。
また、複数のリブに形成される連通孔のうち、リブのバルブプレート側の突端に形成した凹溝とバルブプレート面との間に形成される連通孔を含んでいても、高さが相違する他の連通孔を有していればよい。
The small chambers partitioned by the ribs and the valve plate surface may be completely sealed, but may have a gap that can substantially block sound waves.
Further, among the communication holes formed in the plurality of ribs, the heights are different even if the communication holes formed between the concave grooves formed at the protruding ends of the ribs on the valve plate side and the valve plate surface are included. What is necessary is just to have another communicating hole.
100…圧縮機
101…シリンダブロック
101a…シリンダボア
103…バルブプレート
103a…バルブプレートの連通孔(吸入側)
103b…バルブプレートの連通孔(吐出側)
103c…バルブプレートの連通路(冷媒出口)
104…シリンダヘッド
104b…シリンダヘッドの外周壁
104c…シリンダヘッドの内周壁
106…駆動軸
119…吸入室
120…吐出室
120a〜120g…小室
151…リブ
151a〜151g…リブの連通孔
DESCRIPTION OF
103b ... Valve plate communication hole (discharge side)
103c ... Valve plate communication passage (refrigerant outlet)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記外側周囲に形成された吸入室または吐出室を、周方向に複数の小室に区画する複数のリブを配設すると共に、前記各リブに隣接する小室相互を連通する連通路を配設し、前記複数の連通路の少なくとも1つは前記リブに形成された連通孔であって、冷媒の流動方向を波状に変化させるよう前記駆動軸方向の位置が他の連通路と異なるようにしたことを特徴とする圧縮機。 A cylinder block having a plurality of cylinder bores that are arranged around a drive shaft and in which pistons are reciprocally inserted, and a valve plate that is joined to an end surface of the cylinder block and communicates with the cylinder bores. And a suction chamber that is connected to the valve plate and communicates with each of the cylinder bores via the suction valve, and a cylinder head having a discharge chamber that communicates with each of the cylinder bores via the discharge valve. And a compressor in which one of the discharge chambers is formed around the other outer side,
A plurality of ribs that divide the suction chamber or the discharge chamber formed around the outside into a plurality of small chambers in the circumferential direction, and a communication passage that communicates the small chambers adjacent to the ribs; At least one of the plurality of communication passages is a communication hole formed in the rib, and the position in the drive shaft direction is different from the other communication passages so as to change the flow direction of the refrigerant in a wave shape. Features compressor.
前記外側周囲に形成された吸入室または吐出室を、周方向に複数の小室に区画する複数のリブを配設すると共に、前記各リブに隣接する小室相互を連通する連通路を配設し、かつ、前記連通路同士が重ならないように前記複数の連通路の前記駆動軸方向の位置が少なくとも1箇所で異なるようにしたことを特徴とする圧縮機。 A cylinder block having a plurality of cylinder bores that are arranged around a drive shaft and in which pistons are reciprocally inserted, and a valve plate that is joined to an end surface of the cylinder block and communicates with the cylinder bores. And a suction chamber that is connected to the valve plate and communicates with each of the cylinder bores via the suction valve, and a cylinder head having a discharge chamber that communicates with each of the cylinder bores via the discharge valve. And a compressor in which one of the discharge chambers is formed around the other outer side,
A plurality of ribs that divide the suction chamber or the discharge chamber formed around the outside into a plurality of small chambers in the circumferential direction, and a communication passage that communicates the small chambers adjacent to the ribs; In addition, the compressor is characterized in that the positions of the plurality of communication paths in the drive shaft direction are different at least at one place so that the communication paths do not overlap each other .
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