WO2017130844A1 - 圧縮機 - Google Patents
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F04B27/10—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
- F04B27/12—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders having plural sets of cylinders or pistons
Definitions
- the present invention relates to a compressor that compresses a fluid such as a refrigerant gas, and more particularly to a technique for reducing vibration and noise caused by a suction pressure pulsation of the fluid.
- the compressor described in Patent Document 1 includes an expansion-type suction muffler in which a part of a housing is expanded outwardly on a suction passage, and a compressor with suction pressure pulsation by the expansion-type suction muffler. It is configured to reduce outward propagation.
- the compressor described in Patent Document 2 includes an opening adjustment valve that adjusts the opening of the suction passage on the suction passage, and the opening of the suction passage is reduced by the opening adjustment valve during low flow operation.
- the suction pressure pulsation is configured to reduce the propagation outside the compressor.
- the compressor described in Patent Document 1 requires a relatively large space to form an expansion-type suction muffler, the physique of the compressor increases and the suction muffler is mounted on the housing. The structure was complicated because it was discharged outward.
- the compressor described in Patent Document 2 does not require an expansion-type suction muffler, the physique of the compressor can be made smaller than the compressor of Patent Document 1, but the suction pressure pulsation There is a need for further reduction of propagation outside the compressor.
- the present invention provides a compressor capable of effectively reducing the level of vibration and noise caused by suction pressure pulsation with a simple structure while suppressing an increase in the size of the compressor. Let it be an issue.
- a compressor includes an opening adjustment valve that adjusts an opening of a suction passage that communicates a fluid suction chamber with the outside, and supplies the fluid guided to the suction chamber through the suction passage. Compress and discharge.
- the compressor is formed in a housing having the suction passage and the suction chamber, constitutes a part of the suction passage, and accommodates the opening adjustment valve, and the valve accommodation chamber and the opening. And a resonance chamber communicating with the suction passage via a passage portion formed in cooperation with the degree adjusting valve.
- the opening of the suction passage is narrowed by the opening adjustment valve that adjusts the opening of the suction passage that communicates the suction chamber with the outside, and the suction chamber is thereby moved along with the operation of the compressor. Propagation of the suction pressure pulsation that can occur in the outside of the compressor can be suppressed.
- the Helmholtz resonator can be configured with the resonance chamber communicating with the suction passage through the passage portion. As a result, pressure pulsation (specifically, pulsation sound) in the suction chamber is sucked.
- the Helmholtz resonator connected to the suction passage that is the propagation path causes the pressure component having the same frequency component as the resonant frequency of the Helmholtz resonator in the pressure pulsation that has propagated, and the pressure of the frequency component in the vicinity thereof.
- the level of pulsation can be reduced.
- the compressor since the pressure pulsation level is reduced not by the expansion type suction muffler but by the resonance chamber using the resonance effect, the space of the resonance chamber is suppressed to a smaller space than the expansion type suction muffler. Can do. Further, in the compressor, since the passage part of the Helmholtz resonator is simply formed in cooperation with the valve accommodating chamber and the opening degree adjusting valve that constitute a part of the suction passage, the structure is complicated. Therefore, the Helmholtz resonator can be configured with a simple structure. Thus, according to the compressor according to the above aspect, the compressor can suppress the increase in the size of the compressor and can effectively reduce the level of vibration and noise caused by the suction pressure pulsation with a simple structure. Can be provided.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a swash plate type variable displacement compressor (hereinafter simply referred to as “compressor”) 100 as an example of a compressor to which the present invention is applied.
- compressor swash plate type variable displacement compressor
- the compressor 100 constitutes a part of a refrigerant circuit including an evaporator, a condenser, and a refrigerant pipe that connects these, not shown, one end of an evaporator-side pipe among the refrigerant pipes, a condenser It is connected between one end of the pipe on the side, compresses and discharges the sucked refrigerant (refrigerant gas), and circulates the refrigerant in the refrigerant circuit. That is, in this embodiment, the case where the compressor 100 is incorporated in a vehicle air conditioner system will be described as an example.
- the horizontal direction and the vertical direction (vertical direction) in the state where the compressor 100 is incorporated into the vehicle air conditioner system (installed state) are shown in FIG.
- the direction of an axis O of a drive shaft 110 (described later) in the installed state of the compressor 100 is the horizontal direction.
- the compressor 100 includes a cylinder block 101 in which a plurality of cylinder bores 101 a are formed, a front housing 102 connected to one end side of the cylinder block 101, and a valve plate 103 on the other end side of the cylinder block 101. And a cylinder head 104 connected to each other through the like.
- a drive shaft 110 is provided so as to traverse the crank chamber S1 defined by the cylinder block 101 and the front housing 102.
- a swash plate 111 is disposed around an intermediate portion of the drive shaft 110 in the axial direction.
- a through hole 111a is formed at the center of the swash plate 111, and the drive shaft 110 is inserted through the through hole 111a.
- the swash plate 111 is connected to a rotor 112 fixed to the drive shaft 110 and rotating integrally with the drive shaft 110 via a link mechanism 120. By this link mechanism 120, the swash plate 111 rotates with the drive shaft 110 and the rotor 112, and the inclination angle with respect to the axis of the drive shaft 110 can be changed.
- the link mechanism 120 includes a first arm 112 a projecting from the rotor 112, a second arm 111 b projecting from the swash plate 111, and one end side rotating with respect to the first arm 112 a via the first connecting pin 121.
- a link arm 123 that is movably coupled and has the other end side pivotally coupled to the second arm 111b via a second coupling pin 122.
- the through hole 111a of the swash plate 111 is formed in a shape that allows the swash plate 111 to tilt within a range from the maximum inclination angle to the minimum inclination angle.
- the through hole 111a is formed with a minimum inclination angle restricting portion that restricts the inclination angle displacement (tilting) of the swash plate 111 in the direction of reducing the inclination angle by contacting the drive shaft 110.
- the minimum inclination angle restricting portion has an inclination angle of the swash plate 111 of approximately It is formed so as to allow tilt angle displacement (tilt) up to 0 degree.
- the drive shaft 110 includes a tilt angle reducing spring 113 that biases the swash plate 111 in a direction that decreases the tilt angle, and a tilt angle increasing spring 114 that biases the swash plate 111 in a direction that increases the tilt angle. It is mounted across the plate 111.
- the inclination angle decreasing spring 113 is attached between the swash plate 111 and the rotor 112, and the inclination angle increasing spring 114 is attached between the swash plate 111 and the spring support member 115 provided on the drive shaft 110. ing.
- the urging force of the inclination angle increasing spring 114 is set to be larger than the urging force of the inclination angle decreasing spring 113. For this reason, when the drive shaft 110 is not rotating, that is, when the compressor 100 is stopped, the swash plate 111 has a biasing force of the tilt angle decreasing spring 113 and a biasing force of the tilt angle increasing spring 114.
- One end of the drive shaft 110 extends through the boss portion 102a protruding to the outside of the front housing 102 and is connected to a power transmission device (not shown).
- a shaft seal device 130 is inserted between the drive shaft 110 and the boss portion 102a, and the inside of the crank chamber S1 is blocked from the external space.
- a coupling body of the drive shaft 110 and the rotor 112 is supported by radial bearings 131 and 132 in the radial direction and supported by a thrust bearing 133 and a thrust plate 134 in the thrust direction.
- the clearance between the contact portion of the drive shaft 110 with the thrust plate 134 and the thrust plate 134 is adjusted to a predetermined clearance by the adjusting screw 135.
- a piston 136 is disposed in the cylinder bore 101a, and an outer peripheral portion of the swash plate 111 is accommodated in an inner space of an end portion protruding to the crank chamber S1 side of the piston 136.
- the swash plate 111 includes a pair of shoes. It is linked with the piston 136 via 137. The shoe 137 converts the rotational movement of the swash plate 111 into the reciprocating movement of the piston 136 so that the piston 136 reciprocates within the cylinder bore 101a.
- the compressor 100 includes a reciprocating compression mechanism (cylinder bore 101a, piston 136, etc.).
- the cylinder head 104 is partitioned into a suction chamber S2 disposed on an extension of the axis O of the drive shaft 110 and an annular discharge chamber S3 disposed so as to surround the suction chamber S2. Yes.
- the suction chamber S2 communicates with each cylinder bore 101a via a suction hole 103a formed in the valve plate 103 corresponding to each cylinder bore 101a and a suction valve (not shown) formed in the suction valve forming body. .
- the discharge chamber S3 communicates with the cylinder bore 101a through a discharge valve (not shown) formed in the discharge valve forming body and a discharge hole 103b formed in the valve plate 103.
- the suction chamber S2 and the discharge chamber S3 are partitioned by a partition wall 104a.
- the partition wall 104 a extends from the bottom wall 104 b of the cylinder head 104 toward the cylinder block 101, and is formed in an annular shape around the axis O of the drive shaft 110.
- the suction chamber S2 is provided substantially at the center in a cross section orthogonal to the drive shaft 110 (here, a cross section cut by a vertical plane) so as to surround the suction chamber S2.
- a discharge chamber S3 is provided.
- a cylinder head 104 is fastened by a plurality of through bolts 105 to form a housing.
- the cylinder head 104 is formed with a suction passage L1 having a suction port 104c, and one end of an evaporator side pipe (not shown) of the above-described refrigerant pipes is connected to the suction port 104c.
- the suction passage L1 extends in a straight line from the outer peripheral wall 104d side (radially outer side) of the cylinder head 104 toward the suction chamber S2 side (center side) so as to cross over a portion of the discharge chamber S3. .
- FIG. 1 is a cross-sectional view at a cross-sectional position including the suction passage L1, in which the suction chamber S2 and the discharge chamber S3 face the bulging wall 104e.
- the suction chamber S2 and the discharge chamber S3 face the bottom wall 104b of the cylinder head 104 in a cross-section at a cross-sectional position not including the suction passage L1.
- the cylinder head 104 is formed with a discharge passage having a discharge port so as to penetrate the outer peripheral wall 104d of the cylinder head 104 and open to the discharge chamber S3.
- One end of the condenser side pipe among the above refrigerant pipes is connected to the discharge port.
- the refrigerant compressed by reciprocating the piston 136 is discharged to the outside (condenser side) through the discharge chamber S3 and the discharge passage.
- the cylinder head 104 having the suction passage L1, the suction chamber S2, and the discharge chamber S3 corresponds to a “housing” according to the present invention.
- the cylinder head 104 is provided with an opening adjustment valve (suction throttle valve) 200 for adjusting the opening of the suction passage L1.
- the opening adjusting valve 200 is formed in the cylinder head 104 and is accommodated in a valve accommodating chamber S4 that constitutes a part of the suction passage L1.
- the refrigerant introduced into the suction port 104c is guided to the suction chamber S2 via the opening degree adjustment valve 200 on the suction passage L1.
- the opening degree adjusting valve 200 is configured to operate according to the pressure difference between the upstream side pressure and the downstream side pressure of the suction passage L1 to adjust the opening degree of the suction passage L1, and follows the change in the refrigerant flow rate. Thus, the opening degree of the suction passage L1 can be adjusted.
- the opening degree adjusting valve 200 is configured to reduce the opening degree of the suction passage L1 when the refrigerant flow rate decreases and to increase the opening degree of the suction passage L1 when the refrigerant flow rate increases.
- the structure of the opening adjustment valve 200 will be described in detail later.
- the valve housing chamber S4 has a refrigerant inlet 104f on one side in the first direction and a refrigerant outlet 104g on one side in the second direction intersecting the first direction.
- the valve storage chamber S4 in the installed state of the compressor 100, has an inlet 104f at the upper part (upper direction in the gravity direction) in the vertical direction (up and down direction) and an outlet 104g at the side part.
- one side of the first direction is an upper part in the vertical direction
- one side of the second direction is a side portion on one side in the horizontal direction orthogonal to the first direction.
- the valve storage chamber S4 constitutes a downstream portion of the suction passage L1, and is formed by a downstream portion of the suction passage L1 forming wall of the cylinder head 104.
- the inflow port 104f is located in the middle portion in the vertical direction of the suction passage L1.
- the outlet 104g is formed so as to penetrate the bulging wall 104e, and is a suction passage L1 (specifically, a region between the inner surface of the bulging wall 104e and the outer surface of a peripheral wall 201a described later of the opening degree adjusting valve 200). And the suction chamber S2 communicate with each other and open to the suction chamber S2.
- the formation position of the outflow port 104g can be set to an appropriate position in the vertical direction on the bulging wall 104e, and in the present embodiment, is set to the lower end portion in the vertical direction. Further, as shown in FIG.
- the cylinder head 104 has a resonance chamber S5 communicating with the suction passage L1 through a passage portion L2 formed in cooperation with the valve storage chamber S4 and the opening degree adjusting valve 200. Is formed.
- a Helmholtz resonator is constituted by the passage portion L2 (refer to FIG. 3 described later in detail) and the resonance chamber S5.
- the resonance chamber S5 is formed in the cylinder head 104 as a cylindrical space that has an opening end S5a that opens to the valve storage chamber S4 and extends in the vertical direction.
- the passage portion L2 and the resonance chamber S5 will be described in detail later.
- the cylinder head 104 is provided with a pressure control valve 250 for controlling the pressure in the crank chamber S1.
- the pressure control valve 250 is disposed in the middle of the pressure supply passage L3 that connects the discharge chamber S3 and the crank chamber S1, and adjusts the opening degree of the pressure supply passage L3 to thereby supply a refrigerant (refrigerant gas) to the crank chamber S1. Control the amount introduced.
- the refrigerant in the crank chamber S1 flows to the suction chamber S2 via a pressure release passage L4 that connects the crank chamber S1 and the suction chamber S2.
- the pressure control valve 250 and the pressure supply passage L ⁇ b> 3 are conceptualized for simplification of the drawing, but the pressure control valve 250 is actually disposed, for example, in the cylinder head 104.
- the pressure supply passage L3 is appropriately formed in the cylinder block 101, the valve plate 103, the cylinder head 104, and the like according to the position of the pressure control valve 250.
- the pressure release passage L4 includes a communication passage 101b formed in the cylinder block 101 in parallel with the drive shaft 110, a space 101c formed on the end side of the drive shaft 110, a cylinder gasket, and a suction valve forming body.
- a communication passage 101b formed in the cylinder block 101 in parallel with the drive shaft 110, a space 101c formed on the end side of the drive shaft 110, a cylinder gasket, and a suction valve forming body.
- the pressure control valve 250 adjusts the amount of refrigerant introduced into the crank chamber S1 to change the pressure in the crank chamber S1, thereby changing the inclination angle of the swash plate 111 (that is, the stroke of the piston 136).
- the discharge capacity of the compressor 100 can be controlled.
- the pressure control valve 250 adjusts the energization amount to a built-in solenoid based on an external signal, and is introduced into the pressure sensing chamber of the pressure control valve 250 via a pressure introduction passage (not shown).
- the discharge capacity is variably controlled so that the pressure in the chamber S2 becomes a predetermined value.
- FIGS. 2 is a partial cross-sectional view of the opening degree adjusting valve 200
- FIG. 3 is an enlarged view of a main part including the resonance chamber S5 and the passage portion L2
- FIG. 4 is viewed from the direction of arrow A shown in FIG. It is the conceptual diagram which showed the accommodation state of the opening degree adjustment valve 200.
- the opening adjustment valve 200 includes a valve housing 201, a valve body 202, an urging means 203 including a coil spring, and a valve seat forming member 204.
- the valve housing 201 is formed in a substantially bottomed cylindrical shape, includes a cylindrical peripheral wall 201a and a bottom wall 201b that closes one end of the peripheral wall 201a, and is formed of, for example, a resin material.
- the outer diameter of the peripheral wall 201a is smaller than the inner diameter of the valve housing chamber S4 and larger than the inner diameter of the resonance chamber S5.
- the length (full length) of the valve housing 201 in the vertical direction is shorter than the length (depth) of the valve housing chamber S4 in the vertical direction.
- the valve housing 201 is opened as an inlet hole 201c (see FIG. 2) in which the other end side opening of the peripheral wall 201a communicates with the inlet 104f (see FIG. 1) of the valve accommodating chamber S4, and the outlet 104g (
- An outlet hole 201d (see FIGS. 2 to 4) communicating with the resonance chamber S5 is opened in the peripheral wall 201a, and a pressure introducing hole 201e (see FIG. 2) communicating with the resonance chamber S5 is formed in the bottom wall 201b. Is open.
- the opening adjustment valve 200 is inserted into the valve storage chamber S4 through the suction port 104c so that the inlet hole 201c faces the upstream side of the suction passage L1. As shown in FIG.
- a flange 201f is formed on the other end side (opening end 201a1 side) of the peripheral wall 201a.
- the valve housing 201 is positioned and fixed to the valve housing chamber S4 by locking the flange 201f to a stepped portion 104f1 (see FIG. 1 and FIG. 5 described later) of the inlet 104f portion of the valve housing chamber S4.
- the outer diameter of the flange 201f is larger than the inner diameter of the stepped portion 104f1
- the valve housing 201 is made of resin. Therefore, when inserted into the valve accommodating chamber S4, the portion of the flange 201f is deformed and locked to the stepped portion 104f1. It is comprised so that.
- the inlet hole 201 c constitutes an inlet for the refrigerant into the opening adjustment valve 200.
- the outlet hole 201d is opened in a generally home base shape, and constitutes an outlet of the refrigerant of the opening degree adjusting valve 200.
- a plurality of outlet holes 201d are spaced apart in the circumferential direction of the peripheral wall 201a so that the mountain-shaped portion faces the inlet hole 201c (in this embodiment, as shown in FIG. 4). 4).
- the pressure introducing hole 201e communicates the space S6 (see FIG. 2) surrounded by the valve body 202 and the valve housing 201 with the resonance chamber S5.
- the valve body 202 is formed in a substantially bottomed cylindrical shape, has a cylindrical peripheral wall 202a and a bottom wall 202b that closes one end of the peripheral wall 202a, and is movable along the inner surface of the peripheral wall 201a of the valve housing 201.
- the upstream side pressure of the suction passage L1 acts on one end face of the bottom wall 202b via the inlet hole 201c, and the other end face of the bottom wall 202b is sucked via the resonance chamber S5 and the pressure introduction hole 201e.
- the position of the valve body 202 is moved to vary the substantial opening area of the outlet hole 201d.
- the opening (opening area) of the suction passage L1 is adjusted.
- the valve body 202 has a bottom wall 202b positioned on the inlet hole 201c side of the valve housing 201, and the other end side (opening end 202a1 side) of the peripheral wall 202a positioned on the bottom wall 201b side of the valve housing 201.
- the valve housing 201 is fitted.
- the opening area of the outlet hole 201d increases, and conversely, when the valve body 202 moves away from the bottom wall 201b of the valve housing 201.
- the area where the peripheral wall 202a of the valve body 202 covers the outlet hole 201d is increased, and the opening area of the outlet hole 201d (in other words, the suction passage L1) is decreased.
- the upstream side pressure and the downstream side pressure in the suction passage L1 act on the valve body 202 through the inlet hole 201c and the pressure introduction hole 201e, and respond to the differential pressure between the upstream side pressure and the downstream side pressure.
- the valve housing 201 is configured to be movable.
- the urging means 203 urges the valve body 202 toward the other end side (opening end 201a1 side) of the peripheral wall 201a of the valve housing 201, and includes, for example, a compression coil spring (elastic body).
- the urging means 203 is mounted in a compressed state between the bottom wall 202b of the valve body 202 and the bottom wall 201b of the valve housing 201, and its elastic restoring force causes the valve body 202 to be attached to the bottom wall 201b of the valve housing 201. Acting in the direction away from the valve, that is, in the valve closing direction.
- the valve seat forming member 204 is formed in a cylindrical shape and restricts the movement of the valve body 202, and is fitted and fixed inside the other end side (opening end 202a1 side) of the peripheral wall 201a of the valve housing 201.
- the inlet hole 201 c is formed by the inner periphery of the valve seat forming member 204 and serves as a refrigerant inlet of the opening degree adjustment valve 200.
- a restriction portion that restricts movement of the valve body 202 in the valve closing direction by contacting the valve body 202 is provided at a part of the end of the valve seat forming member 204 on the valve body 202 side. Projected.
- FIGS. 2 and 3 are also diagrams showing a state in which the valve body 202 is in contact with the restricting portion of the valve seat forming member 204. Opened by area.
- the pressure on the suction port 104c side upstream pressure on the suction passage L1
- the pressure on the resonance chamber S5 that is, on the suction chamber S2 side (downstream pressure on the suction passage L1)
- the valve body 202 is displaced (moved) in a direction approaching the bottom wall 201b of the valve housing 201 against the urging force of the urging means 203.
- the area covering the outlet hole 201d by the peripheral wall 202a of the valve body 202 is reduced, and the opening degree of the suction passage L1 is increased.
- the pressure difference between the pressure on the suction port 104c side and the pressure on the resonance chamber S5 side becomes small, so that the valve body 202 is controlled by the urging force of the urging means 203. It is displaced (moved) in a direction away from the bottom wall 201b of the housing 201.
- the suction passage L1 (exit hole 201d) is not fully closed and a minimum opening area is secured. It is configured to be.
- a path (flow) until the refrigerant introduced from the suction port 104c to the inlet 104f (see FIG. 1) of the valve storage chamber S4 by the upstream portion of the suction passage L1 is introduced into the suction chamber S2.
- the refrigerant guided to the inlet 104f of the valve storage chamber S4 is introduced into the valve housing 201 through the inlet hole 201c of the valve housing 201.
- the refrigerant in the valve housing 201 passes through the outlet holes 201d and is located downstream of the suction passage L1 (specifically, the peripheral wall 201a of the valve housing 201 and the valve storage chamber). (Region between the inner surface of S4) and flows through this suction passage L1.
- the refrigerant flowing through the suction passage L1 is introduced into the suction chamber S2 through the outlet 104g.
- the refrigerant (refrigerant gas) can also be filled into the resonance chamber S5 through the passage portion L2.
- the resonance chamber S5 has an opening end that opens to the valve storage chamber S4, and is formed in the cylinder head 104 as a cylindrical space extending in the vertical direction.
- An opening end S5a of the resonance chamber S5 opens to the other side of the valve storage chamber S4 in the first direction.
- the opening end S5a of the resonance chamber S5 is opened at the lower portion in the vertical direction (vertical direction) of the valve storage chamber S4. That is, in the present embodiment, the other side of the first direction is a lower portion in the vertical direction.
- the inner diameter and the depth of the resonance chamber S5 are set such that the opening area of the opening end S5a is larger than the passage opening area of the passage portion L2, and the volume thereof is larger than the passage volume of the passage portion L2. ing.
- the resonance chamber S5 is extended below the valve storage chamber S4 with its central axis aligned with the central axis of the valve storage chamber S4, and the inner diameter of the valve storage chamber S4 and the outer diameter of the peripheral wall 201a of the opening adjustment valve 200. Smaller inner diameter.
- the passage portion L2 is a passage formed in cooperation with the valve storage chamber S4 and the opening degree adjusting valve 200, and constitutes a Helmholtz resonator together with the resonance chamber S5.
- the passage portion L2 is formed between a portion 200a on the outer side of the opening degree adjusting valve 200 on the resonance chamber S5 side and a corresponding portion S4a on the inner surface of the valve storage chamber S4 facing the passage portion L2. .
- the passage portion L2 is set such that the passage opening area is smaller than the opening area of the resonance chamber S5 and the passage volume is larger than the volume of the resonance chamber S5.
- the bottom wall 201b of the valve housing 201 is separated from the bottom surface of the valve housing chamber S4 (that is, the annular bottom surface located at the periphery of the open end S5a of the resonance chamber S5), and the valve housing 201 is.
- the opening degree adjusting valve 200 is accommodated in the valve accommodating chamber S4 so that the peripheral wall 201a is separated from the inner peripheral surface of the valve accommodating chamber S4, thereby forming the passage portion L2. That is, in the present embodiment, the passage portion L2 includes the peripheral portion 201b1 on the end surface of the bottom wall 201b of the valve housing 201 facing the opening end S5a of the resonance chamber S5, and the valve accommodating chamber S4 facing the peripheral portion 201b1. It is comprised by the clearance gap between corresponding
- the “site 200a on the outer surface of the opening adjustment valve 200 on the resonance chamber S5 side” is a part of the end surface of the bottom wall 201b (peripheral portion 201b1).
- the “corresponding portion S4a on the inner surface of the valve accommodating chamber S4” is a part of the annular bottom surface (corresponding portion S4a1) of the valve accommodating chamber S4.
- the Helmholtz resonator composed of the resonance chamber S5 and the passage portion L2 thus configured generates a sound having a specific resonance frequency F2 determined by the volume of the resonance chamber S5 and the passage opening area of the passage portion L2, as will be described later. Can do.
- the corresponding portion S4a on the inner surface of the valve storage chamber S4 facing the portion 200a on the resonance chamber S5 side on the outer surface of the opening adjustment valve 200 is machined (cutting or the like) by an end mill or the like. ing. That is, the cylinder head 104 is manufactured by casting, but at least the corresponding portion S4a of the inner surface of the valve housing chamber S4 forming the passage portion L2 is formed as a machining surface (for example, a cutting surface). Further, when machining the bottom surface of the valve housing chamber S4, the resonance chamber S5, the stepped portion 104f1 for locking the flange 201f, and the suction port 104c may be finished by machining.
- the compressor 100 includes a communication hole 104h that allows the resonance chamber S5 and the suction chamber S2 to communicate with each other, as shown in FIG.
- the communication hole 104h passes through a portion on the suction chamber S2 side of the resonance chamber S5 formation wall continuous with the suction passage L1 formation wall of the cylinder head 104 (that is, a portion continuous with the bulging wall 104e). Is formed. More specifically, the communication hole 104h is opened with an opening diameter smaller than the outflow port 104g on the lower end side in the vertical direction of the portion continuous with the bulging wall 104e.
- an appropriate amount of lubricating oil is stored in the crank chamber S1 for lubricating sliding parts such as the bearings.
- FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the pressure pulsation generated in the suction chamber S2.
- This pressure pulsation mainly has a pulsating component having a predetermined frequency F1 determined by the number of pistons 136, the number of reciprocating movements of the piston 136 per unit time, and the like. In the pressure pulsation of the predetermined frequency F1, as shown in FIG.
- the node P0 whose pressure level amplitude does not substantially change appears at a predetermined position separated in the horizontal direction, and the pressure level amplitude varies between the nodes P0.
- the maximum belly P1 appears. That is, the pressure pulsation can be conceptualized as a standing wave that has an amplitude with nodes P0 at positions spaced substantially equidistantly in the vertical direction, as indicated by a two-dot chain line in FIG.
- the formation position of the outflow port 104g is specifically set so that the node P0 is positioned on the hole center axis of the outflow port 104g.
- the passage opening area and passage volume of the passage portion L2 and the inner diameter, depth, and volume of the resonance chamber S5 are substantially the same as the frequency F1 in which the resonance frequency F2 described later of the resonance chamber S5 is a main frequency component of pressure pulsation. It is set to be.
- the operation of the compressor 100 having the above configuration will be described with reference to FIG.
- the case where the refrigerant flow rate is small and the opening degree of the suction passage L1 is reduced by the opening degree adjusting valve 200 will be described as an example.
- the fluid (refrigerant gas or air) existing in the passage portion L2 is pushed into the resonance chamber S5, and as a result, the fluid (refrigerant gas or air) in the resonance chamber S5 is compressed. Is done.
- the fluid compressed in the resonance chamber S5 is then expanded to push back the fluid in the passage portion L2.
- the fluid in the resonance chamber S5 functions as a spring, and vibrates the fluid in the passage portion L2. This vibration action generates a sound having a specific resonance frequency F2 determined by the volume of the resonance chamber S5 and the passage opening area of the passage portion L2.
- this resonance frequency F2 substantially coincides with the frequency F1, which is the main frequency component of the pressure pulsation, the same frequency (that is, F1) as the resonance frequency F2 of the pressure pulsation (pulsation sound) propagated to the suction passage L1 side. ) Or the level of a pulsating sound having a frequency in the vicinity thereof is attenuated. Further, the pressure pulsation propagated to the downstream portion of the suction passage L1 can propagate to the upstream portion of the suction passage L1, but since the opening degree of the suction passage L1 is reduced by the opening degree adjustment valve 200, the suction passage Propagation of pressure pulsation to the upstream portion of L1 is suppressed.
- the outlet 104g is formed at a position that matches the pressure pulsation node P0, the pressure pulsation propagating through the outlet 104g to the downstream portion of the suction passage L1 has a relatively low pressure level amplitude. Suppressed by pulsating component.
- the suction pressure pulsation that can be generated in the suction chamber S2 with the operation of the compressor by reducing the opening of the suction passage L1 by the opening adjustment valve 200. Propagation outside the compressor can be suppressed.
- the Helmholtz resonator can be configured by including the resonance chamber S5 communicating with the suction passage L1 through the passage portion L2, and as a result, the pressure pulsation in the suction chamber S2 (details) Is the same frequency as the resonance frequency F2 of the Helmholtz resonator among the pressure pulsations propagated by the Helmholtz resonator connected to the suction passage L1 which is the propagation path.
- the level of pressure pulsation of the component and the frequency component in the vicinity thereof can be reduced. Accordingly, the vibration and noise levels caused by the suction pressure pulsation can be effectively reduced by the resonance effect by the resonance chamber S5 in addition to the throttling effect by the opening adjustment valve 200.
- the compressor 100 has a configuration in which the level of pressure pulsation is reduced by the resonance chamber S5 using the resonance effect rather than the expansion-type suction muffler, so that the space of the resonance chamber S5 is made smaller than that of the expansion-type suction muffler. Can be suppressed. Further, in the compressor 100, the Helmholtz resonator passage portion L2 is simply formed in cooperation with the valve accommodating chamber S4 and the opening degree adjusting valve 200 which constitute a part of the suction passage L1, A Helmholtz resonator can be configured with a simple structure without complicating the structure.
- the compression that can suppress the increase in the size of the compressor and can effectively reduce the level of vibration and noise caused by the suction pressure pulsation with a simple structure.
- Machine can be provided.
- the opening end S5a of the resonance chamber S5 has a narrowed neck and is formed in a flask shape. Therefore, in order to form the resonance chamber S5 in the cylinder head 104, it is necessary to adopt a method of performing intermediate machining using a special tool for intermediate machining that is not suitable for high-speed cutting. Therefore, the processing time of the resonance chamber S5 is remarkably increased, and the processing cost is increased.
- the opening end S5a of the resonance chamber S5 is simply formed to open to the valve storage chamber S4, and therefore, the cylinder head 104 can be moved from the valve storage chamber S4 side using a general rotary tool.
- the resonance chamber S5 can be formed by cutting the casting surface of the resonance chamber S5 forming wall at high speed, and the processing cost of the resonance chamber S5 can be reduced.
- the depth and volume of the resonance chamber S5 can be set strictly at low cost.
- the corresponding portion S4a on the inner surface of the valve housing chamber S4 facing the portion 200a on the resonance chamber S5 side on the outer surface of the opening adjustment valve 200 is machined by an end mill or the like to be formed as a machining surface.
- the valve storage chamber S4 has a refrigerant inlet 104f on one side in the first direction and a refrigerant outlet 104g on one side in the second direction intersecting the first direction. .
- the opening direction of the inlet 104f and the opening direction of the outlet 104g intersect each other.
- the opening end of the resonance chamber S5 is configured to open to the other side of the valve housing chamber S4 in the first direction.
- the valve storage chamber S4 and the resonance chamber S5 can be easily finished from one direction.
- the first direction is the vertical direction
- the second direction is the horizontal direction.
- the outflow port 104g is formed at an appropriate position in the vertical direction of the side portion of the valve storage chamber S4 (specifically, the bulging wall 104e extending in the vertical direction in the suction chamber S2) and opens to the suction chamber S2. It was. Thereby, the formation position of the outflow port 104g can be easily set to, for example, a position that matches the node P0 of the pressure pulsation, so that the pressure that can be transmitted to the downstream portion of the suction passage L1 through the outflow port 104g.
- the valve storage chamber S4 in the installed state of the compressor 100, has the inlet 104f at the top in the vertical direction and the outlet 104g at the side, and the open end of the resonance chamber S5 is the valve storage.
- the configuration in addition to being configured to be opened at the lower portion of the chamber S4, the configuration further includes a communication hole 104h that allows the resonance chamber S5 and the suction chamber S2 to communicate with each other.
- the refrigerant (refrigerant gas) can be led from the upper side in the gravity direction to the suction chamber S2 mainly through the outlet 104g after passing through the opening adjustment valve 200 and the valve storage chamber S4.
- the lubricating oil contained in the refrigerant can be guided to the resonance chamber S5 located below the valve storage chamber S4 by its own weight, and then discharged to the suction chamber S2 through the communication hole 104h. Therefore, since it is possible to prevent the lubricating oil from being stored in the resonance chamber S5, it is possible to prevent or suppress the fluctuation of the set resonance frequency F2.
- FIG. 6 is an enlarged view of a main part for explaining a modified example of the valve accommodating chamber S4 and the passage portion L2 in the first embodiment.
- FIG. 7 is a view showing an accommodation state of the opening adjustment valve as seen from the direction of arrow B shown in FIG.
- the valve storage chamber S4 described above has the same inner diameter that is larger than the outer diameter of the peripheral wall 201a of the valve housing 201, except for the engagement portion with the flange 201f of the valve housing 201.
- the case of extending to the open end of the resonance chamber S5 has been described as an example, but the shape of the valve storage chamber S4 is not limited thereto. For example, as shown in FIGS.
- the inner diameter of the portion on the resonance chamber S5 side of the valve housing chamber S4 is smaller than the inner diameter of the central portion in the vertical direction of the valve housing chamber S4, and the outside of the peripheral wall 201a of the valve housing 201
- a stepped portion 104i may be provided at a site on the resonance chamber S5 side of the valve storage chamber S4 by forming it to be larger than the diameter.
- the passage portion L2 is formed between the outer edge portion on the resonance chamber S5 side on the outer surface of the opening degree adjusting valve 200 and the stepped portion 104i of the valve storage chamber S4 facing the passage portion L2.
- the passage portion L2 includes a peripheral portion 201b1 on the end surface of the bottom wall 201b of the valve housing 201 facing the opening end S5a of the resonance chamber S5, and an outer peripheral surface portion 201a2 on the resonance chamber S5 side on the outer peripheral surface of the peripheral wall 201a.
- the gap is formed between the annular bottom surface 104i1 of the stepped portion 104i facing the peripheral portion 201b1 and the inner peripheral surface 104i2 of the stepped portion 104i facing the outer peripheral surface portion 201a2.
- the “part 200a on the outer surface of the opening adjustment valve 200 on the resonance chamber S5 side” refers to the end surface of the bottom wall 201b and a part of the outer peripheral surface of the peripheral wall 201a (the peripheral portion 201b1 and the outer peripheral surface portion).
- the “corresponding portion S4a of the inner surface of the valve storage chamber S4 facing this” is a part of the bottom surface and inner peripheral surface (the bottom surface 104i1 and the inner peripheral surface 104i2) of the valve storage chamber S4.
- FIG. 3 the first embodiment
- FIG. 3 its modification
- the resonance chamber S5 is formed as a space having a smaller cross-sectional area than the valve housing chamber S4, and the opening end S5a of the resonance chamber S5 is a valve. It opens to the bottom surface of the storage chamber S4.
- the valve storage chamber S4 and the resonance chamber S5 are clearly partitioned.
- the cross-sectional area of the resonance chamber S5 cut along the vertical plane is the valve storage chamber S4 cut along the vertical plane (or the resonance chamber thereof). It is smaller than the cross sectional area of the space on the S5 side.
- the cross-sectional area of the resonance chamber S5 cut along the vertical plane is the valve storage chamber S4 cut along the vertical plane (or the resonance chamber thereof). It is smaller than the cross sectional area of the space on the S5 side.
- it is not limited to this.
- the cross-sectional area of the resonance chamber S5 may be equal to the cross-sectional area of the valve storage chamber S4 (or the space on the resonance chamber S5 side).
- the valve storage chamber S4 and the resonance chamber S5 are integrated, but the space that accommodates the entire opening adjustment valve 200 is the valve storage chamber S4, and the remaining space is the resonance chamber S5.
- a space on the left side of the broken line in the drawing that accommodates the entire opening adjustment valve 200 is the valve accommodating chamber S4, and a space on the right side of the broken line.
- FIG. 10 is a cross-sectional view of the compressor 100 in the second embodiment
- FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a main part of the opening degree adjusting valve 200 in the second embodiment.
- the resonance chamber S5 is formed not in the cylinder head 104 but in the opening adjustment valve 200 as a columnar space extending in the vertical direction.
- the opening degree adjusting valve 200 includes a cylindrical portion 205 that extends from the end portion on the bottom wall 201b side of the peripheral wall 201a toward the bottom surface side of the valve accommodating chamber S4.
- the cylindrical portion 205 is formed such that the vertical length (full length) of the opening degree adjusting valve 200 including the cylindrical portion 205 is shorter than the vertical length (depth) of the valve accommodating chamber S4. ing.
- the opening adjustment valve 200 is accommodated in the valve accommodating chamber S4
- the opening end 205a of the cylindrical portion 205 is opposed to the bottom surface of the valve accommodating chamber S4 so as to face the suction passage L1 in the cylindrical portion 205.
- a partitioned resonance chamber S5 is formed.
- the resonance chamber S5 formed in the opening degree adjusting valve 200 has an open end facing away from the bottom surface located on the other side in the first direction of the valve accommodating chamber S4 (that is, the lower portion in the vertical direction). S5b. Further, the passage portion L2 that communicates the resonance chamber S5 and the suction passage L1 is formed between a portion 200b on the bottom surface side of the valve housing chamber S4 on the outer surface of the opening adjustment valve 200 and an inner surface of the valve housing chamber S4 that faces the portion 200b. It is formed between the corresponding part S4b.
- the passage portion L2 is configured by an annular gap between the opening end 205a of the cylindrical portion 205 of the opening degree adjusting valve 200 and the corresponding portion S4b1 on the bottom surface of the valve storage chamber S4 facing the opening portion 205a.
- the “portion 200b on the bottom surface side of the valve housing chamber S4 on the outer surface of the opening adjustment valve 200” is the opening end 205a of the cylindrical portion 205, and the “valve housing facing this”.
- the “corresponding part S4b on the inner surface of the chamber S4” is a part of the bottom surface (corresponding part S4b1) of the valve storage chamber S4.
- the bottom surface of the valve storage chamber S4 is machined (cutting or the like) by an end mill or the like and formed as a machined surface.
- interval between the end surface of the cylindrical part 205 and the bottom face of valve accommodating chamber S4 is defined strictly, and the passage opening area and passage volume of the passage part L2 are set strictly.
- the outlet 104g of the valve storage chamber S4 is located below the vertical portion of the side portion of the valve storage chamber S4 (specifically, the bulging wall 104e extending in the vertical direction in the suction chamber S2).
- the suction chamber S2 opens on the side. Therefore, the outflow port 104g also has a function of the communication hole 104h as an oil return passage in the first embodiment.
- the bulging wall 104e also extends longer in the vertical direction than in the first embodiment. Therefore, the setting range of the formation position of the outflow port 104g in the vertical direction is wider than that in the first embodiment, and the degree of freedom in setting the formation position of the outflow port 104g is increased. As a result, the formation position of the outflow port 104g can be easily adjusted to the position of the anti-pressure pulsation P1 generated in the suction chamber S2.
- vibration and noise caused by suction pressure pulsation are caused by the resonance effect by the resonance chamber S5 in addition to the throttling effect by the opening adjustment valve 200.
- the Helmholtz resonator can be configured with a simple structure without complicating the structure. Also in the second embodiment, since the bottom surface of the valve accommodating chamber S4 is formed as a machined surface, the passage opening area and the passage volume of the passage portion L2 can be set strictly at low cost.
- the resonance frequency F2 can be easily initialized so as to substantially match the specific frequency F1 of the pressure pulsation to be reduced.
- the opening degree adjustment valve 200 is configured to operate according to the differential pressure between the upstream side pressure and the downstream side pressure of the suction passage L1 to adjust the opening degree of the suction passage L1. Thereby, the opening degree adjustment of the suction passage L1 can be easily adjusted following the change in the refrigerant flow rate.
- the upstream side of the suction passage L1 acts on one end surface of the valve body 202 via the inlet hole 201c, and downstream of the suction passage L1 via the pressure introduction hole 201e on the other end surface.
- the opening pressure of the suction passage L1 is adjusted by changing the opening area of the outlet hole 201d by moving the position of the valve body 202 by applying the urging force from the urging means 203 as well as the side pressure. It is configured. Thereby, the opening degree adjustment valve 200 which can adjust the opening degree of the intake passage L1 autonomously can be provided.
- the resonance chamber S5 is extended with its central axis aligned with the central axis of the valve storage chamber S4.
- the present invention is not limited to this, and the central axis of the resonance chamber S5 and the central axis of the valve storage chamber S4 may be shifted.
- part (S4a or S4b) in the inner surface of valve storage chamber S4 is formed as a machining surface (for example, cutting surface).
- the corresponding portion (S4a or S4b) on the inner surface of the valve storage chamber S4 may remain in the state when the cylinder head 104 is manufactured, that is, the casting surface.
- the first direction is the vertical direction and the second direction is the horizontal direction.
- the present invention is not limited to this, and the first direction is the horizontal direction and the second direction. May be in the vertical direction. Further, the first direction and the second direction do not have to be orthogonal to each other, and need only intersect.
- the compressor 100 can be a swing plate type variable capacity compressor in addition to a swash plate type variable capacity compressor. Furthermore, the present invention provides various known compressions such as a variable capacity compressor equipped with an electromagnetic clutch, a clutchless compressor without an electromagnetic clutch, a fixed capacity type reciprocating compressor, and a reciprocating compressor driven by a motor. Applicable to the machine. As mentioned above, although embodiment of this invention and its modification were demonstrated, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment and modification, Further deformation
- transformation and change are possible based on the technical idea of this invention. It is.
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Abstract
圧縮機において、その体格増大を抑制しつつ、簡素な構造で吸入圧力脈動に起因する振動及び騒音のレベルを効果的に低減する。圧縮機(100)は、流体の吸入室(S2)と外部とを連通する吸入通路(L1)の開度を調整する開度調整弁(200)を備え、吸入通路(L1)を介して吸入室(S2)に導かれた流体を圧縮して吐出する。圧縮機(100)は、吸入通路(L1)及び吸入室(S2)を有するシリンダヘッド(104)に形成され、吸入通路(L1)の一部を構成すると共に開度調整弁(200)が収容される弁収容室(S4)と、弁収容室(S4)と開度調整弁(200)とにより協働して形成される通路部(L2)を介して、吸入通路(L1)に連通する共鳴室(S5)と、を含んで構成した。
Description
本発明は、冷媒ガス等の流体を圧縮する圧縮機に関し、特に、流体の吸入圧力脈動に起因する振動及び騒音を低減する技術に関する。
車両エアコンシステムの冷媒回路に組み込まれて使用され、冷媒ガスを圧縮して吐出する圧縮機においては、その圧縮機構部の作動に伴って圧縮機構部の上流側に生じる吸入圧力の脈動(圧力脈動)が、主に、圧縮機の吸入通路の上流側端部に接続される冷媒配管等を介して圧縮機外に伝播し、その結果、大きな振動や異音が発生することがあった。
この吸入圧力脈動に起因する振動や騒音のレベルを低減するための工夫が図られた圧縮機としては、特許文献1や特許文献2に記載された圧縮機が知られている。
特許文献1に記載された圧縮機は、ハウジングの一部を外方に膨出させてなる膨張型の吸入マフラを吸入通路上に備え、この膨張型の吸入マフラにより、吸入圧力脈動の圧縮機外への伝播を低減するように構成されている。
特許文献2に記載された圧縮機は、吸入通路上にこの吸入通路の開度を調整する開度調整弁を備え、低流量運転時に、開度調整弁によって吸入通路の開度を絞ることにより、吸入圧力脈動の圧縮機外への伝播を低減するように構成されている。
この吸入圧力脈動に起因する振動や騒音のレベルを低減するための工夫が図られた圧縮機としては、特許文献1や特許文献2に記載された圧縮機が知られている。
特許文献1に記載された圧縮機は、ハウジングの一部を外方に膨出させてなる膨張型の吸入マフラを吸入通路上に備え、この膨張型の吸入マフラにより、吸入圧力脈動の圧縮機外への伝播を低減するように構成されている。
特許文献2に記載された圧縮機は、吸入通路上にこの吸入通路の開度を調整する開度調整弁を備え、低流量運転時に、開度調整弁によって吸入通路の開度を絞ることにより、吸入圧力脈動の圧縮機外への伝播を低減するように構成されている。
しかしながら、特許文献1に記載された圧縮機では、膨張型の吸入マフラを形成するために、比較的に大きなスペースを必要とするため、圧縮機の体格が増大する上、その吸入マフラがハウジングの外方に放出されているため構造が複雑になっていた。
一方、特許文献2に記載された圧縮機では、膨張型の吸入マフラを必要としないため、圧縮機の体格は特許文献1の圧縮機よりも小さくすることが可能であるが、吸入圧力脈動の圧縮機外への伝播の更なる低減が求められている。
本発明は、このような実状に鑑み、圧縮機の体格増大を抑制しつつ、簡素な構造で吸入圧力脈動に起因する振動及び騒音のレベルを効果的に低減可能な圧縮機を提供することを課題とする。
一方、特許文献2に記載された圧縮機では、膨張型の吸入マフラを必要としないため、圧縮機の体格は特許文献1の圧縮機よりも小さくすることが可能であるが、吸入圧力脈動の圧縮機外への伝播の更なる低減が求められている。
本発明は、このような実状に鑑み、圧縮機の体格増大を抑制しつつ、簡素な構造で吸入圧力脈動に起因する振動及び騒音のレベルを効果的に低減可能な圧縮機を提供することを課題とする。
本発明の一側面による圧縮機は、流体の吸入室と外部とを連通する吸入通路の開度を調整する開度調整弁を備え、前記吸入通路を介して前記吸入室に導かれた流体を圧縮して吐出する。前記圧縮機は、前記吸入通路及び前記吸入室を有するハウジングに形成され、前記吸入通路の一部を構成すると共に前記開度調整弁が収容される弁収容室と、前記弁収容室と前記開度調整弁とにより協働して形成される通路部を介して、前記吸入通路に連通する共鳴室と、を含んで構成される。
前記一側面による圧縮機によれば、吸入室と外部とを連通する吸入通路の開度を調整する開度調整弁によって吸入通路の開度を絞ることにより、圧縮機の作動に伴って吸入室内に生じ得る吸入圧力脈動の圧縮機外への伝播を抑制することができる。そして、前記圧縮機によれば、通路部を介して吸入通路に連通する共鳴室を備えてヘルムホルツ共鳴器を構成することができ、その結果、吸入室内の圧力脈動(詳しくは脈動音)が吸入通路側に伝播したとしても、その伝播経路である吸入通路に接続されるヘルムホルツ共鳴器により、伝播してきた圧力脈動のうちのヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数と同じ周波数成分及びその近傍の周波数成分の圧力脈動のレベルを低減することができる。これにより、開度調整弁による絞り効果に加えて共鳴室による共鳴効果により、吸入圧力脈動に起因する振動や騒音のレベルを効果的に低減することができる。
そして、前記圧縮機では、膨張型の吸入マフラではなく共鳴効果を用いる共鳴室により圧力脈動のレベルを低減する構成であるため、共鳴室のスペースを膨張型の吸入マフラよりも小スペースに抑えることができる。また、前記圧縮機では、ヘルムホルツ共鳴器の通路部を、単に、吸入通路の一部を構成する弁収容室と開度調整弁とにより協働して形成する構成であるため、構造を複雑化させることなく、簡素な構造で、ヘルムホルツ共鳴器を構成することができる。
このようにして、前記一側面による圧縮機によれば、圧縮機の体格増大を抑制し、且つ、簡素な構造で吸入圧力脈動に起因する振動及び騒音のレベルを効果的に低減可能な圧縮機を提供することができる。
そして、前記圧縮機では、膨張型の吸入マフラではなく共鳴効果を用いる共鳴室により圧力脈動のレベルを低減する構成であるため、共鳴室のスペースを膨張型の吸入マフラよりも小スペースに抑えることができる。また、前記圧縮機では、ヘルムホルツ共鳴器の通路部を、単に、吸入通路の一部を構成する弁収容室と開度調整弁とにより協働して形成する構成であるため、構造を複雑化させることなく、簡素な構造で、ヘルムホルツ共鳴器を構成することができる。
このようにして、前記一側面による圧縮機によれば、圧縮機の体格増大を抑制し、且つ、簡素な構造で吸入圧力脈動に起因する振動及び騒音のレベルを効果的に低減可能な圧縮機を提供することができる。
以下、本発明の第1実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明が適用された圧縮機の一例である斜板式の可変容量圧縮機(以下において単に「圧縮機」という)100の断面図である。この圧縮機100は、図示省略した蒸発器、凝縮器及びこれらを接続する冷媒配管等を含む冷媒回路の一部を構成し、前記冷媒配管のうちの蒸発器側の配管の一端と、凝縮器側の配管の一端との間に接続され、吸入した冷媒(冷媒ガス)を圧縮して吐出し、冷媒を冷媒回路内で循環させるものである。つまり、本実施形態において、圧縮機100は車両エアコンシステムに組み込まれる場合を一例に挙げて説明する。
なお、本実施形態において、圧縮機100の車両エアコンシステムへの組み込み状態(設置状態)における水平方向及び鉛直方向(上下方向)が図1及び後述する各図に示されている。本実施形態では、圧縮機100の設置状態における後述する駆動軸110の軸線Oの方向が水平方向であるものとする。
図1に示すように、圧縮機100は、シリンダボア101aが複数形成されたシリンダブロック101と、シリンダブロック101の一端側に連結されたフロントハウジング102と、シリンダブロック101の他端側にバルブプレート103等を介して連結さ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とによって規定されるクランク室S1内を横断するように、駆動軸110が設けられている。この駆動軸110の軸線方向の中間部分の周囲には、斜板111が配置されている。斜板111の中央部には貫通孔111aが形成されており、駆動軸110はこの貫通孔111aを挿通している。また、斜板111は、駆動軸110に固定され駆動軸110と一体に回転するロータ112とリンク機構120を介して連結されている。このリンク機構120により、斜板111は駆動軸110及びロータ112とともに回転し、かつ、駆動軸110の軸線に対するその傾斜角が変更可能に構成されている。
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111bと、一端側が第1連結ピン121を介して第1アーム112aに対して回動可能に連結されると共に他端側が第2連結ピン122を介して第2アーム111bに対して回動可能に連結されたリンクアーム123と、を含む。
斜板111の貫通孔111aは、斜板111が最大傾斜角から最小傾斜角の範囲で傾動可能な形状に形成されている。本実施形態において、貫通孔111aには、駆動軸110と当接することによって傾斜角を小さくする方向への斜板111の傾斜角変位(傾動)を規制する最小傾斜角規制部が形成されている。例えば、斜板111が駆動軸110に対して直交するときの斜板111の傾斜角を0度(最小傾斜角)とした場合、前記最小傾斜角規制部は、斜板111の傾斜角がほぼ0度となるまでの傾斜角変位(傾動)を許容するように形成されている。また、傾斜角を増大させる方向の斜板111の傾斜角変位(傾動)は、斜板111がロータ112に当接することによって規制される。したがって、斜板111の傾斜角は、斜板111がロータ112に当接したときに最大傾斜角となる。
駆動軸110には、傾斜角を減少させる方向に斜板111を付勢する傾斜角減少バネ113と、傾斜角を増大させる方向に斜板111を付勢する傾斜角増大バネ114とが、斜板111を挟んで装着されている。傾斜角減少バネ113は、斜板111とロータ112との間に装着されており、傾斜角増大バネ114は、斜板111と駆動軸110に設けられたバネ支持部材115との間に装着されている。
ここで、斜板111の傾斜角が最小傾斜角であるときに、傾斜角増大バネ114の付勢力の方が傾斜角減少バネ113の付勢力よりも大きくなるように設定されている。このため、駆動軸110が回転していないとき、すなわち、圧縮機100が停止しているときに、斜板111は、傾斜角減少バネ113の付勢力と傾斜角増大バネ114の付勢力とがバランスする傾斜角(>最小傾斜角)に位置する。
駆動軸110の一端は、フロントハウジング102の外側に突出したボス部102aを貫通して外側まで延在して、図示省略した動力伝達装置に連結されている。なお、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S1内部は外部空間から遮断されている。
駆動軸110とロータ112との連結体は、ラジアル方向においてはラジアル軸受131、132によって支持され、スラスト方向においてスラスト軸受133、スラストプレート134によって支持されている。駆動軸110のスラストプレート134への当接部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ている。そして、外部駆動源(例えば、前記車両のエンジン)からの動力が前記動力伝達装置を介して駆動軸110に伝達され、これにより、駆動軸110が回転するようになっている。
シリンダボア101a内には、ピストン136が配設され、ピストン136のクランク室S1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。このシュー137によって、斜板111の回転運動をピストン136の往復運動に変換することにより、ピストン136がシリンダボア101a内で往復するように構成されている。このように、本実施形態においては、圧縮機100は、往復動式の圧縮機構部(シリンダボア101a、ピストン136等)を備えている。
シリンダヘッド104には、駆動軸110の軸線Oの延長上に配設された吸入室S2と、吸入室S2を環状に取り囲むように配置された円環状の吐出室S3と、が区画形成されている。吸入室S2は、バルブプレート103に各シリンダボア101aに対応して形成された吸入孔103a、及び、吸入弁形成体に形成された吸入弁(図示省略)を介して各シリンダボア101aと連通している。吐出室S3は、吐出弁形成体に形成された吐出弁(図示省略)、及び、バルブプレート103に形成された吐出孔103bを介してシリンダボア101aと連通している。吸入室S2と吐出室S3とは、隔壁104aにより仕切られている。隔壁104aは、シリンダヘッド104の底壁104bからシリンダブロック101側に向って延び、駆動軸110の軸線Oを中心として円環状に形成されている。言い換えると、本実施形態に係る圧縮機100においては、駆動軸110に直交する断面(ここでは鉛直面で切断した断面)において、略中央に吸入室S2が設けられ、吸入室S2を囲むように吐出室S3が設けられている。
ここで、フロントハウジング102、センターガスケット(図示省略)シリンダブロック101、シリンダガスケット(図示省略)、吸入弁形成体(図示省略)、バルブプレート103、吐出弁形成体(図示省略)、ヘッドガスケット(図示省略)及びシリンダヘッド104が複数の通しボルト105によって締結されてハウジングが形成される。
シリンダヘッド104には、吸入ポート104cを備えた吸入通路L1が形成され、この吸入ポート104cには、前述の冷媒配管のうちの蒸発器側の配管(図示省略)の一端が接続される。ピストン136が往復動すると、冷媒は、冷媒配管の蒸発器側の配管及び吸入通路L1を介して吸入室S2に導かれる。吸入通路L1は、シリンダヘッド104の外周壁104d側(径方向外側)から吸入室S2側(中心側)に向って吐出室S3の一部位の上方を横切るように直線状に延設されている。詳しくは、シリンダヘッド104の吸入通路L1形成壁のうちの吸入室S2側の部位(以下において膨出壁という)104eは、吸入室S2側及び吐出室S3側に膨出すると共に、吸入室S2内で鉛直方向(上下方向)に延びている。図1は吸入通路L1を含む断面位置における断面図であり、この断面においては吸入室S2及び吐出室S3が膨出壁104eに面している。一方、図示を省略するが、吸入通路L1を含まない断面位置における断面では、吸入室S2及び吐出室S3はシリンダヘッド104の底壁104bに面している。
また、図示を省略したが、シリンダヘッド104には、吐出ポートを備えた吐出通路が、シリンダヘッド104の外周壁104dを貫通して吐出室S3に開口するように形成されている。この吐出ポートには、前述の冷媒配管のうちの凝縮器側の配管の一端が接続される。ピストン136が往復動して圧縮された冷媒は、吐出室S3及び吐出通路を介して外部(凝縮器側)に吐出される。
なお、本実施形態において、吸入通路L1、吸入室S2及び吐出室S3を有する上記シリンダヘッド104が本発明に係る「ハウジング」に相当する。
また、シリンダヘッド104には、吸入通路L1の開度を調整する開度調整弁(吸入絞り弁)200が設けられている。
この開度調整弁200は、シリンダヘッド104に形成され、吸入通路L1の一部を構成する弁収容室S4内に収容されている。吸入ポート104cに導入された冷媒は、吸入通路L1上の開度調整弁200を介して吸入室S2に導かれる。
開度調整弁200は、吸入通路L1の上流側圧力と下流側圧力との差圧に応じて作動して吸入通路L1の開度を調整するように構成されており、冷媒流量の変化に追従して吸入通路L1の開度調整が可能である。開度調整弁200は、冷媒流量が減少すれば吸入通路L1の開度を小さくし、冷媒流量が増大すれば吸入通路L1の開度を大きくするように構成されている。
なお、開度調整弁200の構造については後に詳述する。
本実施形態において、弁収容室S4は、第1方向の一方側に冷媒の流入口104fを有すると共に前記第1方向と交差する第2方向の一方側に冷媒の流出口104gを有している。本実施形態では、圧縮機100の設置状態において、弁収容室S4は鉛直方向(上下方向)の上部(重力方向上部)に流入口104fを有すると共に側部に流出口104gを有している。つまり、本実施形態では、前記第1方向の一方側は、鉛直方向の上部であり、前記第2方向の一方側は、第1方向と直交する水平方向の一方側の側部である。
具体的には、弁収容室S4は、吸入通路L1の下流側部位を構成し、シリンダヘッド104の吸入通路L1形成壁のうちの下流側の部分により形成されている。また、流入口104fは、吸入通路L1の鉛直方向中間部分に位置している。そして、流出口104gは、膨出壁104eを貫通して形成され、吸入通路L1(詳しくは、膨出壁104eの内面と開度調整弁200の後述する周壁201aの外面との間の領域)と吸入室S2とを連通し、吸入室S2に開口している。流出口104gの形成位置は、膨出壁104eにおける鉛直方向の適宜位置に設定することができ、本実施形態では、鉛直方向下端部位に設定されている。
また、シリンダヘッド104には、図1に示すように、弁収容室S4と開度調整弁200とにより協働して形成される通路部L2を介して、吸入通路L1に連通する共鳴室S5が形成されている。この通路部L2(詳しくは、後述する図3参照)と共鳴室S5とによりヘルムホルツ共鳴器が構成されている。本実施形態では、共鳴室S5は、弁収容室S4に開口する開口端S5aを有し、鉛直方向に延びる円柱状の空間として、シリンダヘッド104内に形成されている。
なお、通路部L2及び共鳴室S5については後に詳述する。
さらに、シリンダヘッド104には、クランク室S1内の圧力を制御する圧力制御弁250が設けられている。
圧力制御弁250は、吐出室S3とクランク室S1とを連通する圧力供給通路L3の途上に配置され、この圧力供給通路L3の開度を調整して、クランク室S1への冷媒(冷媒ガス)導入量を制御する。また、このクランク室S1内の冷媒は、クランク室S1と吸入室S2とを連通する放圧通路L4を介して吸入室S2へ流れる。
図1において、圧力制御弁250及び圧力供給通路L3は、図の簡略化のため概念化して示したが、圧力制御弁250は、実際には、例えば、シリンダヘッド104内に配置されている。また、圧力供給通路L3は、圧力制御弁250の位置に応じて、シリンダブロック101、バルブプレート103、及び、シリンダヘッド104等に適宜形成されている。放圧通路L4は、具体的には、シリンダブロック101に駆動軸110と平行して形成された連通路101b、駆動軸110の端部側に形成された空間101c、シリンダガスケット及び吸入弁形成体にそれぞれ形成された連通孔(図示省略)、バルブプレート103に形成されたオリフィス103c、吐出弁形成体及びヘッドガスケットに形成された連通孔(図示省略)で構成されている。これにより、クランク室S1内の冷媒は、放圧通路L4を介して吸入室S2へ流入する。
本実施形態においては、圧力制御弁250によりクランク室S1への冷媒導入量を調整してクランク室S1の圧力を変化させ、斜板111の傾斜角(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圧縮機100の吐出容量を制御可能に構成されている。具体的には、圧力制御弁250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、圧力導入通路(図示省略)を介して圧力制御弁250の感圧室に導入される吸入室S2の圧力が所定値になるように、吐出容量を可変制御する。また、ソレノイドへの通電を遮断することにより、圧力供給通路L3を強制開放して、圧縮機100の吐出容量を最小に制御する。
次に、開度調整弁200の構造を、図1~図4を参照して詳述する。
図2は、開度調整弁200の部分断面図であり、図3は、共鳴室S5及び通路部L2を含む要部拡大図であり、図4は、図3に示す矢印A方向から見た開度調整弁200の収容状態を示した概念図である。なお、図2において、上半分が断面図であり、下半分が側面図である。
前記開度調整弁200は、図2に示すように、弁ハウジング201と、弁体202と、コイルバネからなる付勢手段203と、弁座形成部材204とを備えて構成されている。
弁ハウジング201は、概略有底筒状に形成され、筒状の周壁201aと該周壁201aの一端を閉止する底壁201bとを有し、例えば、樹脂材料により形成されている。周壁201aの外径は、図3及び図4に示すように、弁収容室S4の内径より小さく、共鳴室S5の内径より大きい。弁ハウジング201の鉛直方向の長さ(全長)は、弁収容室S4の鉛直方向の長さ(深さ)より短い。
弁ハウジング201は、周壁201aの他端側開口が弁収容室S4の流入口104f(図1参照)に連通する入口孔201c(図2参照)として開口され、弁収容室S4の流出口104g(図1、図3及び図4参照)に連通する出口孔201d(図2~図4参照)が周壁201aに開口され、共鳴室S5に連通する圧力導入孔201e(図2参照)が底壁201bに開口されている。
開度調整弁200は、吸入ポート104cを介して、その入口孔201cが吸入通路L1の上流側を向くように、弁収容室S4内に挿入される。図2に示すように、周壁201aの他端側(開口端201a1側)にはフランジ201fが形成されている。弁ハウジング201は、フランジ201fが弁収容室S4の流入口104f部分の段差部位104f1(図1、及び後述する図5参照)に係止されることにより、弁収容室S4に位置決め固定されている。フランジ201fの外径は段差部位104f1の内径より大きいが、弁ハウジング201は樹脂製であるため、弁収容室S4内への挿入時には、フランジ201fの部位が変形して段差部位104f1に係止されるように構成されている。入口孔201cは、開度調整弁200内への冷媒の入口を構成する。また、出口孔201dは、概略ホームベース状に開口され、開度調整弁200の冷媒の出口を構成する。出口孔201dは、具体的には、その山形の部位が入口孔201c側に向くようにして、周壁201aの周方向に離間して略等間隔に複数(本実施形態では、図4に示すように4個)開口されている。圧力導入孔201eは、弁体202と弁ハウジング201とで囲まれる空間S6(図2参照)と共鳴室S5とを連通する。
弁体202は、概略有底筒状に形成され、筒状の周壁202aと該周壁202aの一端を閉止する底壁202bとを有し、弁ハウジング201の周壁201aの内面に沿って移動可能に、弁ハウジング201内に収容される。
弁体202は、底壁202bの一端面には入口孔201cを介して吸入通路L1の上流側圧力が作用し、底壁202bの他端面には共鳴室S5及び圧力導入孔201eを介して吸入通路L1の下流側圧力が作用すると共に後述するように付勢手段203からの付勢力が作用し、弁体202の位置を移動させて出口孔201dの実質的な開口面積を可変することにより、吸入通路L1の開度(開口面積)を調整するように構成されている。
具体的には、弁体202は、その底壁202bが弁ハウジング201の入口孔201c側に位置し、周壁202aの他端側(開口端202a1側)が弁ハウジング201の底壁201b側に位置するように、弁ハウジング201内に嵌合されている。弁体202が弁ハウジング201の底壁201bに近づくと、出口孔201d(換言すれば吸入通路L1)の開口面積が大きくなり、逆に、弁体202が弁ハウジング201の底壁201bから遠ざかると、弁体202の周壁202aが出口孔201dを覆う面積が大きくなって、出口孔201d(換言すれば吸入通路L1)の開口面積が小さくなる。また、弁体202には、入口孔201c及び圧力導入孔201eを介して、吸入通路L1における上流側圧力及び下流側圧力が作用し、この上流側圧力と下流側圧力との差圧に応答して、弁ハウジング201内を移動可能に構成されている。
付勢手段203は、弁体202を弁ハウジング201の周壁201aの他端側(開口端201a1側)に向けて付勢するものであり、例えば、圧縮コイルバネ(弾性体)からなる。この付勢手段203は、弁体202の底壁202bと弁ハウジング201の底壁201bとの間に圧縮した状態で装着され、その弾性復帰力が、弁体202を弁ハウジング201の底壁201bから遠ざける方向、即ち、閉弁方向に作用する。
弁座形成部材204は、円筒状に形成され、弁体202の移動を規制するものであり、弁ハウジング201の周壁201aの他端側(開口端202a1側)の内側に嵌合して固定される。本実施形態において、入口孔201cは、より具体的には、弁座形成部材204の内周により形成されて、開度調整弁200の冷媒入口となる。また、図示を省略したが、弁座形成部材204の弁体202側の端縁の一部には、弁体202と当接することで弁体202の閉弁方向の移動を規制する規制部が突設されている。つまり、出口孔201dは、弁体202が弁座形成部材204の規制部に当接した状態を表した図でもある図2及び図3から分かるように、完全に閉止されず、所定の最小開口面積で開口されている。
ここで、例えば、冷媒流量が多い状態では、吸入ポート104c側の圧力(吸入通路L1の上流側圧力)と、共鳴室S5、つまり吸入室S2側の圧力(吸入通路L1の下流側圧力)との差圧が大きくなることで、弁体202が付勢手段203の付勢力に抗して弁ハウジング201の底壁201bに近づく方向に変位(移動)する。その結果、弁体202の周壁202aにより出口孔201dを覆う面積が小さくなって、吸入通路L1の開度が増大する。
一方、冷媒流量が少ない状態(図2参照)では、吸入ポート104c側の圧力と共鳴室S5側の圧力との差圧が小さくなることで、弁体202が付勢手段203の付勢力によって弁ハウジング201の底壁201bから遠ざかる方向に変位(移動)する。その結果、弁体202の周壁202aにより出口孔201dを覆う面積が大きくなって、吸入通路L1の開度が減少する(つまり、吸入通路L1が絞られる)。
弁体202が弁座形成部材204の前記規制部に当接して位置決めされている状態であっても、吸入通路L1(出口孔201d)は全閉状態にはならずに最小の開口面積が確保されるように構成されている。
次に、吸入通路L1の上流側部位によって吸入ポート104cから弁収容室S4の流入口104f(図1参照)まで導かれた冷媒が吸入室S2へ導入されるまでの経路(流れ)について、図3及び図4を参照して説明する。
弁収容室S4の流入口104fまで導かれた冷媒は、弁ハウジング201の入口孔201cを介して弁ハウジング201内を導入される。この弁ハウジング201内の冷媒は、図3及び図4に破線矢印で示すように、各出口孔201dを介して吸入通路L1の下流側部位(詳しくは、弁ハウジング201の周壁201aと弁収容室S4の内面との間の領域)に導かれ、この吸入通路L1を流通する。そして、この吸入通路L1を流通した冷媒は、流出口104gを介して吸入室S2へ導入される。なお、冷媒(冷媒ガス)は通路部L2を介して共鳴室S5内にも充満され得る。
次に、ヘルムホルツ共鳴器を構成する共鳴室S5及び通路部L2について、図3及び図4を参照して詳述する。
共鳴室S5は、弁収容室S4に開口する開口端を有し、鉛直方向に延びた円柱状の空間として、シリンダヘッド104内に形成されている。前記共鳴室S5の開口端S5aは弁収容室S4の第1方向の他方側に開口している。
本実施形態では、圧縮機100の設置状態において、共鳴室S5の開口端S5aは弁収容室S4の鉛直方向(上下方向)の下部に開口されている。つまり、本実施形態では、前記第1方向の他方側は、鉛直方向の下部である。
共鳴室S5は、その開口端S5aの開口面積が通路部L2の通路開口面積よりも大きく、且つ、その容積が通路部L2の通路容積よりも大きくなるように、その内径及び深さが設定されている。また、共鳴室S5は、その中心軸を弁収容室S4の中心軸と合わせて弁収容室S4の下方に延設され、弁収容室S4の内径及び開度調整弁200の周壁201aの外径よりも小さい内径を有する。
通路部L2は、弁収容室S4と開度調整弁200とにより協働して形成される通路であり、共鳴室S5と共にヘルムホルツ共鳴器を構成するものである。
本実施形態においては、通路部L2は、開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の部位200aと、これに対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4aとの間に形成されている。
通路部L2は、その通路開口面積が共鳴室S5の開口面積よりも小さく、且つ、その通路容積が共鳴室S5の容積よりも大きくなるように設定されている。
具体的には、弁ハウジング201の底壁201bが弁収容室S4の底面(つまり、共鳴室S5の開口端S5aの周縁に位置する円環状の底面)に対して離間し、且つ、弁ハウジング201の周壁201aが弁収容室S4の内周面に対して離間するように、開度調整弁200が弁収容室S4内に収容されることにより、通路部L2が形成されている。つまり、本実施形態においては、通路部L2は、共鳴室S5の開口端S5aと対向する弁ハウジング201の底壁201bの端面における周縁部分201b1と、この周縁部分201b1に対向する弁収容室S4の円環状の底面の対応部位S4a1との間の隙間により構成されている。したがって、本実施形態では、前記「開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の部位200a」とは、底壁201bの端面の一部(周縁部分201b1)であり、前記「これに対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4a」とは、弁収容室S4の円環状の底面の一部(対応部位S4a1)である。
このように構成された共鳴室S5と通路部L2からなるヘルムホルツ共鳴器は、後述するように、共鳴室S5の容積と通路部L2の通路開口面積等により定まる特定の共鳴周波数F2の音を発生し得る。
本実施形態においては、開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の部位200aと対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4aには、エンドミル等により機械加工(切削加工等)が施されている。すなわち、シリンダヘッド104は、鋳造によって製造されているが、通路部L2を形成する少なくとも弁収容室S4の内面の対応部位S4aは、機械加工面(例えば切削面)として形成されている。また、この弁収容室S4の底面の機械加工の際に、共鳴室S5、フランジ201fを係止する段差部位104f1、及び、吸入ポート104cも機械加工により仕上げてもよい。これにより、弁ハウジング201の底壁201bと弁収容室S4の底面との間の間隔が厳密に定まると共に、共鳴室S5の底面及び内周面が仕上げられ、通路部L2の通路開口面積及び通路容積、並びに、共鳴室S5の内径、深さ及び容積が厳密に設定されている。
また、本実施形態においては、圧縮機100は、図3に示すように、共鳴室S5と吸入室S2とを連通する連通孔104hを有する。連通孔104hは、具体的には、シリンダヘッド104の吸入通路L1形成壁に連続する共鳴室S5形成壁のうちの吸入室S2側の部位(つまり、膨出壁104eに連続する部位)を貫通して形成されている。連通孔104hは、より具体的には、前記膨出壁104eに連続する部位のうちの鉛直方向下端側で、流出口104gより小さい開口径で開口されている。ここで、クランク室S1内には各軸受等の摺動部位の潤滑用に、適量の潤滑オイルが貯留されている。このため、微量の潤滑オイルが放圧通路L4等を介して、冷媒に混入し、その結果、冷媒は冷媒回路内を微量の潤滑オイルと共に循環し得る。本実施形態においては、吸入通路L1の下流側部位を構成する弁収容室S4の下方に共鳴室S5が形成されているため、仮に弁収容室S4内に潤滑オイルが冷媒(冷媒ガス)共に導かれても、その潤滑オイルはその自重により共鳴室S5に導かれ、その後、連通孔104hを介して、吸入室S2に排出される。したがって、連通孔104hはオイル戻し用の通路として機能する。
図5は、吸入室S2内に生じる圧力脈動を説明するための概念図である。
ピストン136が作動して冷媒の流入が開始されると、図示省略した吸入弁形成体に形成された吸入弁の自励振動等に起因して、吸入室S2内に圧力脈動が生じる。この圧力脈動は、ピストン136の個数や単位時間当たりピストン136の往復動回数等によって定まる所定の周波数F1の脈動成分を主に有している。この所定の周波数F1の圧力脈動においては、図5に示すように、圧力レベルの振幅が略変化しない節P0が水平方向に離間した所定位置に現れ、各節P0の間に圧力レベルの振幅が最大となる腹P1が現れる。つまり、圧力脈動は、図5に二点鎖線で示すように、鉛直方向に略等間隔に離間した位置に節P0を有して振幅する定在波として概念化することができる。本実施形態では、流出口104gの形成位置は、詳しくは、流出口104gの孔中心軸線上に節P0が位置するように設定されている。また、通路部L2の通路開口面積及び通路容積や、共鳴室S5の内径、深さ及び容積は、共鳴室S5の後述する共鳴周波数F2が圧力脈動の主な周波数成分である周波数F1と略一致するように設定されている。
次に、以上のような構成を有する圧縮機100の作用について、図5を参照して説明する。なお、冷媒流量が少なく、開度調整弁200により吸入通路L1の開度が絞られている場合を一例に挙げて説明する。
吸入室S2内に特定の周波数F1を主な周波数成分として含む圧力脈動が生じると、この圧力脈動により吸入室S2内に生じる脈動音は、図5に破線矢印で示すように流れる冷媒を媒体として、流出口104gを介して弁収容室S4側に伝播する。言い換えると、圧力脈動は音波として吸入通路L1の下流側部位に伝播する。このとき、吸入通路L1を流れる冷媒の一部が通路部L2内に流入する。通路部L2内に冷媒が流入すると、通路部L2内に存在する流体(冷媒ガスや空気)が共鳴室S5側に押し込まれ、その結果、共鳴室S5内の流体(冷媒ガスや空気)は圧縮される。この共鳴室S5内で圧縮された流体は、その後、膨張して、通路部L2内の流体を押し戻す。このように、共鳴室S5内の流体は、ばねの働きをして、通路部L2内の流体を振動させる。この振動作用により、共鳴室S5の容積と通路部L2の通路開口面積等により定まる特定の共鳴周波数F2の音が発生する。この共鳴周波数F2は圧力脈動の主な周波数成分である周波数F1と略一致しているため、吸入通路L1側に伝播した圧力脈動(脈動音)のうちの共鳴周波数F2と同じ周波数(つまり、F1)、又は、その近傍の周波数の脈動音のレベルを減衰させる。
また、吸入通路L1の下流側部位に伝播した圧力脈動は、吸入通路L1の上流側部位に伝播し得るが、開度調整弁200により吸入通路L1の開度が絞られているため、吸入通路L1の上流側部位への圧力脈動の伝播は抑制される。
さらに、流出口104gは圧力脈動の節P0に合わせた位置に形成されているため、流出口104gを介して吸入通路L1の下流側部位に伝播する圧力脈動は比較的に低い圧力レベルの振幅の脈動成分に抑制される。
このように、本実施形態による圧縮機100によれば、開度調整弁200により、吸入通路L1の開度を絞ることにより、圧縮機の作動に伴って吸入室S2内に生じ得る吸入圧力脈動の圧縮機外への伝播を抑制することができる。そして、この圧縮機100によれば、通路部L2を介して吸入通路L1に連通する共鳴室S5を備えてヘルムホルツ共鳴器を構成することができ、その結果、吸入室S2内の圧力脈動(詳しくは脈動音)が吸入通路L1側に伝播したとしても、その伝播経路である吸入通路L1に接続されるヘルムホルツ共鳴器により、伝播してきた圧力脈動のうちのヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数F2と同じ周波数成分及びその近傍の周波数成分の圧力脈動のレベルを低減することができる。これにより、開度調整弁200による絞り効果に加えて共鳴室S5による共鳴効果により、吸入圧力脈動に起因する振動や騒音のレベルを効果的に低減することができる。
そして、圧縮機100では、膨張型の吸入マフラではなく共鳴効果を用いる共鳴室S5により圧力脈動のレベルを低減する構成であるため、共鳴室S5のスペースを膨張型の吸入マフラよりも小スペースに抑えることができる。また、圧縮機100では、ヘルムホルツ共鳴器の通路部L2を、単に、吸入通路L1の一部を構成する弁収容室S4と開度調整弁200とにより協働して形成する構成であるため、構造を複雑化させることなく、簡素な構造で、ヘルムホルツ共鳴器を構成することができる。
このようにして、本実施形態による圧縮機100によれば、圧縮機の体格増大を抑制し、且つ、簡素な構造で吸入圧力脈動に起因する振動及び騒音のレベルを効果的に低減可能な圧縮機を提供することができる。
ここで、一般的なヘルムホルツ共鳴器では、共鳴室S5の開口端S5aが絞られた首部を有してフラスコ状に形成されている。したがって、共鳴室S5をシリンダヘッド104内に形成するためには、高速切削に不向きな中繰り加工用の特殊工具を用いて中繰り加工する方法を採用せざるを得ない。そのため、共鳴室S5の加工時間が著しく長くなり加工コストが高くなる。
一方、本実施形態では、共鳴室S5の開口端S5aは単に弁収容室S4に開口して形成される構成であるため、弁収容室S4側から一般的な回転工具を用いてシリンダヘッド104の共鳴室S5形成壁の鋳肌面を高速切削して共鳴室S5を形成することができ、共鳴室S5の加工コストを低くすることができる。また、共鳴室S5の深さ及び容積を低コストで且つ厳密に設定することができる。
また、本実施形態では、開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の部位200aと対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4aは、エンドミル等により機械加工され、機械加工面として形成される構成である。これにより、弁ハウジング201の底壁201bと弁収容室S4の底面との間の間隔を厳密に定めることができるため、通路部L2の通路開口面積及び通路容積を低コストで且つ厳密に設定することができる。
このように、共鳴室S5の深さ及び容積や通路部L2の通路開口面積及び通路容積を低コストで且つ厳密に設定することができるため、共鳴周波数F2を低減対象の圧力脈動の特定の周波数F1に略一致するように容易に初期設定することができる。
また、本実施形態では、弁収容室S4は第1方向の一方側に冷媒の流入口104fを有すると共に第1方向と交差する第2方向の一方側に冷媒の流出口104gを有する構成とした。換言すると、流入口104fの開口方向と流出口104gの開口方向を互いに交差させる構成とした。これにより、入口孔201cの開口方向と出口孔201dの開口方向が互いに交差するように構成された開度調整弁200に好適な弁収容室S4を形成することができる。
また、本実施形態では、共鳴室S5の開口端は、弁収容室S4の前記第1方向の他方側に開口する構成とした。これにより、弁収容室S4と共鳴室S5を一方向から容易に仕上げ加工することができる。
また、本実施形態では、圧縮機100の設置状態において、前記第1方向は鉛直方向であり、前記第2方向は水平方向であるものとした。また、流出口104gは、弁収容室S4の側部(詳しくは、吸入室S2内で鉛直方向に延びる膨出壁104e)の鉛直方向の適宜位置に形成されて、吸入室S2に開口する構成とした。これにより、流出口104gの形成位置を、例えば、圧力脈動の節P0に合わせた位置に容易に設定することができるため、流出口104gを介して吸入通路L1の下流側部位に伝播し得る圧力脈動を、比較的に低い圧力レベルの振幅の脈動成分に抑制することができる。
また、本実施形態では、圧縮機100の設置状態において、弁収容室S4は鉛直方向の上部に流入口104fを有すると共に側部に流出口104gを有し、共鳴室S5の開口端は弁収容室S4の下部に開口される構成とした上、共鳴室S5と吸入室S2とを連通する連通孔104hを更に有する構成とした。これにより、冷媒(冷媒ガス)については、重力方向上方から開度調整弁200及び弁収容室S4を経由した後、主に流出口104gを介して吸入室S2に導くことができる。一方、冷媒に含まれる潤滑オイルについては、その自重により弁収容室S4の下方に位置する共鳴室S5に導き、その後、連通孔104hを介して、吸入室S2に排出することができる。したがって、共鳴室S5内に潤滑オイルが貯留することを防止することができるため、設定した共鳴周波数F2の変動を防止又は抑制することができる。
図6は、第1実施形態における弁収容室S4及び通路部L2の変形例を説明するための要部拡大図である。図7は図6に示す矢印B方向から見た開度調整弁の収容状態を示した図である。
前述した弁収容室S4は、図1及び図5に示すように、弁ハウジング201のフランジ201fとの係合部分を除いて、弁ハウジング201の周壁201aの外径よりも大きい同一の内径で、共鳴室S5の開口端まで伸びている場合を一例に挙げて説明したが、弁収容室S4の形状は、これに限らない。
例えば、図6及び図7に示すように、弁収容室S4の共鳴室S5側の部位の内径を弁収容室S4の鉛直方向中央部分の内径より小さく、且つ、弁ハウジング201の周壁201aの外径より大きくなるように形成することにより、弁収容室S4の共鳴室S5側の部位に段付き部104iを備えてもよい。この場合、通路部L2は、開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の外縁部とこれに対向する弁収容室S4の段付き部104iとの間に形成されている。詳しくは、通路部L2は、共鳴室S5の開口端S5aと対向する弁ハウジング201の底壁201bの端面における周縁部分201b1、及び、周壁201aの外周面における共鳴室S5側の外周面部分201a2と、周縁部分201b1に対向する段付き部104iのうちの円環状の底面104i1、及び、外周面部分201a2に対向する段付き部104iのうちの内周面104i2と、の間の隙間により構成されている。したがって、本実施形態では、前記「開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の部位200a」とは、底壁201bの端面及び周壁201aの外周面の一部(周縁部分201b1及び外周面部分201a2)であり、前記「これに対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4a」とは、弁収容室S4の底面及び内周面の一部(底面104i1及び内周面104i2)である。
なお、第1実施形態(図3)及びその変形例(図6)において、共鳴室S5は、弁収容室S4よりも断面積の小さい空間として形成され、共鳴室S5の開口端S5aは、弁収容室S4の底面に開口している。換言すれば、弁収容室S4と共鳴室S5とが明確に区画されている。具体的には、第1実施形態(図3)及びその変形例(図6)において、鉛直面で切断した共鳴室S5の断面積は、鉛直面で切断した弁収容室S4(又はその共鳴室S5側の空間)の断面積より小さくなっている。しかし、これに限られるものではない。共鳴室S5の断面積と弁収容室S4(又はその共鳴室S5側の空間)の断面積とが等しくてもよい。この場合、弁収容室S4と共鳴室S5とが一体化されることになるが、開度調整弁200の全体を収容する空間が弁収容室S4となり、残りの空間が共鳴室S5となる。例えば、図8及び図9に模式的に示されるように、開度調整弁200の全体を収容する、図中の破線よりも左側の空間が弁収容室S4となり、前記破線よりも右側の空間が共鳴室S5となり得る。
次に、本発明の第2実施形態に係る圧縮機100について、図10及び図11を参照して詳細に説明する。第2実施形態に係る圧縮機100では、主に、共鳴室S5の形成箇所及び通路部L2の構成が第1実施形態と異なる。なお、第1実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について主に説明する。
図10は第2実施形態における圧縮機100の断面図であり、図11は第2本実施形態における開度調整弁200の要部の部分断面図である。
第2実施形態では、共鳴室S5は、シリンダヘッド104ではなく、開度調整弁200内に、鉛直方向に延びた円柱状の空間として形成されている。
具体的には、開度調整弁200は、周壁201aの底壁201b側端部から弁収容室S4の底面側に向って延設された筒状部205を有する。この筒状部205は、この筒状部205を含む開度調整弁200の鉛直方向の長さ(全長)が弁収容室S4の鉛直方向の長さ(深さ)より短くなるように形成されている。開度調整弁200が弁収容室S4内に収容されることによって、筒状部205の開口端205aが弁収容室S4の底面と離間して対向し、筒状部205内に吸入通路L1と区画された共鳴室S5が形成される。このように、開度調整弁200内に形成された共鳴室S5は、弁収容室S4の第1方向の他方側(つまり、鉛直方向の下部)に位置する底面と離間して対向する開口端S5bを有している。
また、この共鳴室S5と吸入通路L1とを連通する通路部L2は、開度調整弁200の外面における弁収容室S4の底面側の部位200bと、これに対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4bとの間に形成される。
具体的には、通路部L2は、開度調整弁200の筒状部205の開口端205aと、これに対向する弁収容室S4の底面の対応部位S4b1との間の円環状の隙間により構成されている。つまり、本実施形態では、前記「開度調整弁200の外面における弁収容室S4の底面側の部位200b」とは、筒状部205の開口端205aであり、前記「これに対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4b」とは、弁収容室S4の底面の一部(対応部位S4b1)である。
また、第2実施形態においても、弁収容室S4の底面は、エンドミル等により機械加工(切削加工等)され、機械加工面として形成されている。これにより、筒状部205の端面と弁収容室S4の底面との間の間隔が厳密に定まり、通路部L2の通路開口面積及び通路容積が厳密に設定されている。
また、第2実施形態では、弁収容室S4の流出口104gは、弁収容室S4の側部(詳しくは、吸入室S2内で鉛直方向に延びる膨出壁104e)のうちの鉛直方向の下側で吸入室S2に開口している。したがって、この流出口104gは、第1実施形態におけるオイル戻し用の通路として連通孔104hの機能も有する。また、弁収容室S4の鉛直方向の長さ(深さ)は、第1実施形態より長いため、その分、膨出壁104eも第1実施形態より鉛直方向に長く伸びている。したがって、流出口104gの鉛直方向についての形成位置の設定範囲が第1実施形態よりも広くなり、流出口104gの形成位置設定の自由度が増す。その結果、流出口104gの形成位置を吸入室S2内に生じる圧力脈動の腹P1の位置に容易に合わせることができる。
また、第2実施形態による圧縮機100によれば、第1実施形態と同様に、開度調整弁200による絞り効果に加えて共鳴室S5による共鳴効果により、吸入圧力脈動に起因する振動や騒音のレベルを効果的に低減することができる上、構造を複雑化させることなく、簡素な構造で、ヘルムホルツ共鳴器を構成することができる。
また、第2実施形態においても、弁収容室S4の底面は機械加工面として形成される構成であるため、通路部L2の通路開口面積及び通路容積を低コストで且つ厳密に設定することができ、共鳴周波数F2を低減対象の圧力脈動の特定の周波数F1に略一致するように容易に初期設定することができる。
また、第2実施形態では、流出口104gをオイル戻し用の通路としも機能させることができるため、オイル戻し用の連通孔を流出口104gとは別に形成しなくてもよい。
また、各実施形態において、開度調整弁200は吸入通路L1の上流側圧力と下流側圧力との差圧に応じて作動して吸入通路L1の開度を調整する構成とした。これにより、冷媒流量の変化に追従して吸入通路L1の開度調整を容易に調整することができる。
また、各実施形態において、弁体202は、その一端面には入口孔201cを介して吸入通路L1の上流側圧力が作用し、その他端面には圧力導入孔201eを介して吸入通路L1の下流側圧力が作用すると共に付勢手段203からの付勢力が作用し、弁体202の位置を移動させて出口孔201dの開口面積を可変することにより、吸入通路L1の開度を調整するように構成されている。これにより、吸入通路L1の開度を自律的に調整可能な開度調整弁200を提供することができる。
なお、各実施形態において、共鳴室S5は、図3、図6、図8、図9及び図11に示すように、その中心軸を弁収容室S4の中心軸と合わせて延設された場合を一例に挙げて説明したが、これに限らず、共鳴室S5の中心軸と弁収容室S4の中心軸とをずらしてもよい。
また、各実施形態において、弁収容室S4の内面における対応部位(S4a又はS4b)は、機械加工面(例えば切削面)として形成されている。しかし、これに限られるものではない。弁収容室S4の内面における対応部位(S4a又はS4b)は、シリンダヘッド104製造時の状態、すなわち、鋳造面のままであってもよい。
また、圧縮機100の設置状態において、第1方向が鉛直方向であり、第2方向が水平方向であるものとして説明したが、これに限らず、第1方向が水平方向であり、第2方向が垂直方向でもよい。また、第1方向と第2方向は直交しなくてもよく、交差していればよい。
また、圧縮機100は、斜板式の可変容量圧縮機の他、揺動板式の可変容量圧縮機とすることができる。更に、本願発明は、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機、電磁クラッチの無いクラッチレス圧縮機、固定容量型の往復動圧縮機、モータで駆動される往復動圧縮機などの公知の種々の圧縮機に適用できる。
以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上述の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形や変更が可能である。
図1は、本発明が適用された圧縮機の一例である斜板式の可変容量圧縮機(以下において単に「圧縮機」という)100の断面図である。この圧縮機100は、図示省略した蒸発器、凝縮器及びこれらを接続する冷媒配管等を含む冷媒回路の一部を構成し、前記冷媒配管のうちの蒸発器側の配管の一端と、凝縮器側の配管の一端との間に接続され、吸入した冷媒(冷媒ガス)を圧縮して吐出し、冷媒を冷媒回路内で循環させるものである。つまり、本実施形態において、圧縮機100は車両エアコンシステムに組み込まれる場合を一例に挙げて説明する。
なお、本実施形態において、圧縮機100の車両エアコンシステムへの組み込み状態(設置状態)における水平方向及び鉛直方向(上下方向)が図1及び後述する各図に示されている。本実施形態では、圧縮機100の設置状態における後述する駆動軸110の軸線Oの方向が水平方向であるものとする。
図1に示すように、圧縮機100は、シリンダボア101aが複数形成されたシリンダブロック101と、シリンダブロック101の一端側に連結されたフロントハウジング102と、シリンダブロック101の他端側にバルブプレート103等を介して連結さ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とによって規定されるクランク室S1内を横断するように、駆動軸110が設けられている。この駆動軸110の軸線方向の中間部分の周囲には、斜板111が配置されている。斜板111の中央部には貫通孔111aが形成されており、駆動軸110はこの貫通孔111aを挿通している。また、斜板111は、駆動軸110に固定され駆動軸110と一体に回転するロータ112とリンク機構120を介して連結されている。このリンク機構120により、斜板111は駆動軸110及びロータ112とともに回転し、かつ、駆動軸110の軸線に対するその傾斜角が変更可能に構成されている。
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111bと、一端側が第1連結ピン121を介して第1アーム112aに対して回動可能に連結されると共に他端側が第2連結ピン122を介して第2アーム111bに対して回動可能に連結されたリンクアーム123と、を含む。
斜板111の貫通孔111aは、斜板111が最大傾斜角から最小傾斜角の範囲で傾動可能な形状に形成されている。本実施形態において、貫通孔111aには、駆動軸110と当接することによって傾斜角を小さくする方向への斜板111の傾斜角変位(傾動)を規制する最小傾斜角規制部が形成されている。例えば、斜板111が駆動軸110に対して直交するときの斜板111の傾斜角を0度(最小傾斜角)とした場合、前記最小傾斜角規制部は、斜板111の傾斜角がほぼ0度となるまでの傾斜角変位(傾動)を許容するように形成されている。また、傾斜角を増大させる方向の斜板111の傾斜角変位(傾動)は、斜板111がロータ112に当接することによって規制される。したがって、斜板111の傾斜角は、斜板111がロータ112に当接したときに最大傾斜角となる。
駆動軸110には、傾斜角を減少させる方向に斜板111を付勢する傾斜角減少バネ113と、傾斜角を増大させる方向に斜板111を付勢する傾斜角増大バネ114とが、斜板111を挟んで装着されている。傾斜角減少バネ113は、斜板111とロータ112との間に装着されており、傾斜角増大バネ114は、斜板111と駆動軸110に設けられたバネ支持部材115との間に装着されている。
ここで、斜板111の傾斜角が最小傾斜角であるときに、傾斜角増大バネ114の付勢力の方が傾斜角減少バネ113の付勢力よりも大きくなるように設定されている。このため、駆動軸110が回転していないとき、すなわち、圧縮機100が停止しているときに、斜板111は、傾斜角減少バネ113の付勢力と傾斜角増大バネ114の付勢力とがバランスする傾斜角(>最小傾斜角)に位置する。
駆動軸110の一端は、フロントハウジング102の外側に突出したボス部102aを貫通して外側まで延在して、図示省略した動力伝達装置に連結されている。なお、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S1内部は外部空間から遮断されている。
駆動軸110とロータ112との連結体は、ラジアル方向においてはラジアル軸受131、132によって支持され、スラスト方向においてスラスト軸受133、スラストプレート134によって支持されている。駆動軸110のスラストプレート134への当接部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ている。そして、外部駆動源(例えば、前記車両のエンジン)からの動力が前記動力伝達装置を介して駆動軸110に伝達され、これにより、駆動軸110が回転するようになっている。
シリンダボア101a内には、ピストン136が配設され、ピストン136のクランク室S1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。このシュー137によって、斜板111の回転運動をピストン136の往復運動に変換することにより、ピストン136がシリンダボア101a内で往復するように構成されている。このように、本実施形態においては、圧縮機100は、往復動式の圧縮機構部(シリンダボア101a、ピストン136等)を備えている。
シリンダヘッド104には、駆動軸110の軸線Oの延長上に配設された吸入室S2と、吸入室S2を環状に取り囲むように配置された円環状の吐出室S3と、が区画形成されている。吸入室S2は、バルブプレート103に各シリンダボア101aに対応して形成された吸入孔103a、及び、吸入弁形成体に形成された吸入弁(図示省略)を介して各シリンダボア101aと連通している。吐出室S3は、吐出弁形成体に形成された吐出弁(図示省略)、及び、バルブプレート103に形成された吐出孔103bを介してシリンダボア101aと連通している。吸入室S2と吐出室S3とは、隔壁104aにより仕切られている。隔壁104aは、シリンダヘッド104の底壁104bからシリンダブロック101側に向って延び、駆動軸110の軸線Oを中心として円環状に形成されている。言い換えると、本実施形態に係る圧縮機100においては、駆動軸110に直交する断面(ここでは鉛直面で切断した断面)において、略中央に吸入室S2が設けられ、吸入室S2を囲むように吐出室S3が設けられている。
ここで、フロントハウジング102、センターガスケット(図示省略)シリンダブロック101、シリンダガスケット(図示省略)、吸入弁形成体(図示省略)、バルブプレート103、吐出弁形成体(図示省略)、ヘッドガスケット(図示省略)及びシリンダヘッド104が複数の通しボルト105によって締結されてハウジングが形成される。
シリンダヘッド104には、吸入ポート104cを備えた吸入通路L1が形成され、この吸入ポート104cには、前述の冷媒配管のうちの蒸発器側の配管(図示省略)の一端が接続される。ピストン136が往復動すると、冷媒は、冷媒配管の蒸発器側の配管及び吸入通路L1を介して吸入室S2に導かれる。吸入通路L1は、シリンダヘッド104の外周壁104d側(径方向外側)から吸入室S2側(中心側)に向って吐出室S3の一部位の上方を横切るように直線状に延設されている。詳しくは、シリンダヘッド104の吸入通路L1形成壁のうちの吸入室S2側の部位(以下において膨出壁という)104eは、吸入室S2側及び吐出室S3側に膨出すると共に、吸入室S2内で鉛直方向(上下方向)に延びている。図1は吸入通路L1を含む断面位置における断面図であり、この断面においては吸入室S2及び吐出室S3が膨出壁104eに面している。一方、図示を省略するが、吸入通路L1を含まない断面位置における断面では、吸入室S2及び吐出室S3はシリンダヘッド104の底壁104bに面している。
また、図示を省略したが、シリンダヘッド104には、吐出ポートを備えた吐出通路が、シリンダヘッド104の外周壁104dを貫通して吐出室S3に開口するように形成されている。この吐出ポートには、前述の冷媒配管のうちの凝縮器側の配管の一端が接続される。ピストン136が往復動して圧縮された冷媒は、吐出室S3及び吐出通路を介して外部(凝縮器側)に吐出される。
なお、本実施形態において、吸入通路L1、吸入室S2及び吐出室S3を有する上記シリンダヘッド104が本発明に係る「ハウジング」に相当する。
また、シリンダヘッド104には、吸入通路L1の開度を調整する開度調整弁(吸入絞り弁)200が設けられている。
この開度調整弁200は、シリンダヘッド104に形成され、吸入通路L1の一部を構成する弁収容室S4内に収容されている。吸入ポート104cに導入された冷媒は、吸入通路L1上の開度調整弁200を介して吸入室S2に導かれる。
開度調整弁200は、吸入通路L1の上流側圧力と下流側圧力との差圧に応じて作動して吸入通路L1の開度を調整するように構成されており、冷媒流量の変化に追従して吸入通路L1の開度調整が可能である。開度調整弁200は、冷媒流量が減少すれば吸入通路L1の開度を小さくし、冷媒流量が増大すれば吸入通路L1の開度を大きくするように構成されている。
なお、開度調整弁200の構造については後に詳述する。
本実施形態において、弁収容室S4は、第1方向の一方側に冷媒の流入口104fを有すると共に前記第1方向と交差する第2方向の一方側に冷媒の流出口104gを有している。本実施形態では、圧縮機100の設置状態において、弁収容室S4は鉛直方向(上下方向)の上部(重力方向上部)に流入口104fを有すると共に側部に流出口104gを有している。つまり、本実施形態では、前記第1方向の一方側は、鉛直方向の上部であり、前記第2方向の一方側は、第1方向と直交する水平方向の一方側の側部である。
具体的には、弁収容室S4は、吸入通路L1の下流側部位を構成し、シリンダヘッド104の吸入通路L1形成壁のうちの下流側の部分により形成されている。また、流入口104fは、吸入通路L1の鉛直方向中間部分に位置している。そして、流出口104gは、膨出壁104eを貫通して形成され、吸入通路L1(詳しくは、膨出壁104eの内面と開度調整弁200の後述する周壁201aの外面との間の領域)と吸入室S2とを連通し、吸入室S2に開口している。流出口104gの形成位置は、膨出壁104eにおける鉛直方向の適宜位置に設定することができ、本実施形態では、鉛直方向下端部位に設定されている。
また、シリンダヘッド104には、図1に示すように、弁収容室S4と開度調整弁200とにより協働して形成される通路部L2を介して、吸入通路L1に連通する共鳴室S5が形成されている。この通路部L2(詳しくは、後述する図3参照)と共鳴室S5とによりヘルムホルツ共鳴器が構成されている。本実施形態では、共鳴室S5は、弁収容室S4に開口する開口端S5aを有し、鉛直方向に延びる円柱状の空間として、シリンダヘッド104内に形成されている。
なお、通路部L2及び共鳴室S5については後に詳述する。
さらに、シリンダヘッド104には、クランク室S1内の圧力を制御する圧力制御弁250が設けられている。
圧力制御弁250は、吐出室S3とクランク室S1とを連通する圧力供給通路L3の途上に配置され、この圧力供給通路L3の開度を調整して、クランク室S1への冷媒(冷媒ガス)導入量を制御する。また、このクランク室S1内の冷媒は、クランク室S1と吸入室S2とを連通する放圧通路L4を介して吸入室S2へ流れる。
図1において、圧力制御弁250及び圧力供給通路L3は、図の簡略化のため概念化して示したが、圧力制御弁250は、実際には、例えば、シリンダヘッド104内に配置されている。また、圧力供給通路L3は、圧力制御弁250の位置に応じて、シリンダブロック101、バルブプレート103、及び、シリンダヘッド104等に適宜形成されている。放圧通路L4は、具体的には、シリンダブロック101に駆動軸110と平行して形成された連通路101b、駆動軸110の端部側に形成された空間101c、シリンダガスケット及び吸入弁形成体にそれぞれ形成された連通孔(図示省略)、バルブプレート103に形成されたオリフィス103c、吐出弁形成体及びヘッドガスケットに形成された連通孔(図示省略)で構成されている。これにより、クランク室S1内の冷媒は、放圧通路L4を介して吸入室S2へ流入する。
本実施形態においては、圧力制御弁250によりクランク室S1への冷媒導入量を調整してクランク室S1の圧力を変化させ、斜板111の傾斜角(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圧縮機100の吐出容量を制御可能に構成されている。具体的には、圧力制御弁250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、圧力導入通路(図示省略)を介して圧力制御弁250の感圧室に導入される吸入室S2の圧力が所定値になるように、吐出容量を可変制御する。また、ソレノイドへの通電を遮断することにより、圧力供給通路L3を強制開放して、圧縮機100の吐出容量を最小に制御する。
次に、開度調整弁200の構造を、図1~図4を参照して詳述する。
図2は、開度調整弁200の部分断面図であり、図3は、共鳴室S5及び通路部L2を含む要部拡大図であり、図4は、図3に示す矢印A方向から見た開度調整弁200の収容状態を示した概念図である。なお、図2において、上半分が断面図であり、下半分が側面図である。
前記開度調整弁200は、図2に示すように、弁ハウジング201と、弁体202と、コイルバネからなる付勢手段203と、弁座形成部材204とを備えて構成されている。
弁ハウジング201は、概略有底筒状に形成され、筒状の周壁201aと該周壁201aの一端を閉止する底壁201bとを有し、例えば、樹脂材料により形成されている。周壁201aの外径は、図3及び図4に示すように、弁収容室S4の内径より小さく、共鳴室S5の内径より大きい。弁ハウジング201の鉛直方向の長さ(全長)は、弁収容室S4の鉛直方向の長さ(深さ)より短い。
弁ハウジング201は、周壁201aの他端側開口が弁収容室S4の流入口104f(図1参照)に連通する入口孔201c(図2参照)として開口され、弁収容室S4の流出口104g(図1、図3及び図4参照)に連通する出口孔201d(図2~図4参照)が周壁201aに開口され、共鳴室S5に連通する圧力導入孔201e(図2参照)が底壁201bに開口されている。
開度調整弁200は、吸入ポート104cを介して、その入口孔201cが吸入通路L1の上流側を向くように、弁収容室S4内に挿入される。図2に示すように、周壁201aの他端側(開口端201a1側)にはフランジ201fが形成されている。弁ハウジング201は、フランジ201fが弁収容室S4の流入口104f部分の段差部位104f1(図1、及び後述する図5参照)に係止されることにより、弁収容室S4に位置決め固定されている。フランジ201fの外径は段差部位104f1の内径より大きいが、弁ハウジング201は樹脂製であるため、弁収容室S4内への挿入時には、フランジ201fの部位が変形して段差部位104f1に係止されるように構成されている。入口孔201cは、開度調整弁200内への冷媒の入口を構成する。また、出口孔201dは、概略ホームベース状に開口され、開度調整弁200の冷媒の出口を構成する。出口孔201dは、具体的には、その山形の部位が入口孔201c側に向くようにして、周壁201aの周方向に離間して略等間隔に複数(本実施形態では、図4に示すように4個)開口されている。圧力導入孔201eは、弁体202と弁ハウジング201とで囲まれる空間S6(図2参照)と共鳴室S5とを連通する。
弁体202は、概略有底筒状に形成され、筒状の周壁202aと該周壁202aの一端を閉止する底壁202bとを有し、弁ハウジング201の周壁201aの内面に沿って移動可能に、弁ハウジング201内に収容される。
弁体202は、底壁202bの一端面には入口孔201cを介して吸入通路L1の上流側圧力が作用し、底壁202bの他端面には共鳴室S5及び圧力導入孔201eを介して吸入通路L1の下流側圧力が作用すると共に後述するように付勢手段203からの付勢力が作用し、弁体202の位置を移動させて出口孔201dの実質的な開口面積を可変することにより、吸入通路L1の開度(開口面積)を調整するように構成されている。
具体的には、弁体202は、その底壁202bが弁ハウジング201の入口孔201c側に位置し、周壁202aの他端側(開口端202a1側)が弁ハウジング201の底壁201b側に位置するように、弁ハウジング201内に嵌合されている。弁体202が弁ハウジング201の底壁201bに近づくと、出口孔201d(換言すれば吸入通路L1)の開口面積が大きくなり、逆に、弁体202が弁ハウジング201の底壁201bから遠ざかると、弁体202の周壁202aが出口孔201dを覆う面積が大きくなって、出口孔201d(換言すれば吸入通路L1)の開口面積が小さくなる。また、弁体202には、入口孔201c及び圧力導入孔201eを介して、吸入通路L1における上流側圧力及び下流側圧力が作用し、この上流側圧力と下流側圧力との差圧に応答して、弁ハウジング201内を移動可能に構成されている。
付勢手段203は、弁体202を弁ハウジング201の周壁201aの他端側(開口端201a1側)に向けて付勢するものであり、例えば、圧縮コイルバネ(弾性体)からなる。この付勢手段203は、弁体202の底壁202bと弁ハウジング201の底壁201bとの間に圧縮した状態で装着され、その弾性復帰力が、弁体202を弁ハウジング201の底壁201bから遠ざける方向、即ち、閉弁方向に作用する。
弁座形成部材204は、円筒状に形成され、弁体202の移動を規制するものであり、弁ハウジング201の周壁201aの他端側(開口端202a1側)の内側に嵌合して固定される。本実施形態において、入口孔201cは、より具体的には、弁座形成部材204の内周により形成されて、開度調整弁200の冷媒入口となる。また、図示を省略したが、弁座形成部材204の弁体202側の端縁の一部には、弁体202と当接することで弁体202の閉弁方向の移動を規制する規制部が突設されている。つまり、出口孔201dは、弁体202が弁座形成部材204の規制部に当接した状態を表した図でもある図2及び図3から分かるように、完全に閉止されず、所定の最小開口面積で開口されている。
ここで、例えば、冷媒流量が多い状態では、吸入ポート104c側の圧力(吸入通路L1の上流側圧力)と、共鳴室S5、つまり吸入室S2側の圧力(吸入通路L1の下流側圧力)との差圧が大きくなることで、弁体202が付勢手段203の付勢力に抗して弁ハウジング201の底壁201bに近づく方向に変位(移動)する。その結果、弁体202の周壁202aにより出口孔201dを覆う面積が小さくなって、吸入通路L1の開度が増大する。
一方、冷媒流量が少ない状態(図2参照)では、吸入ポート104c側の圧力と共鳴室S5側の圧力との差圧が小さくなることで、弁体202が付勢手段203の付勢力によって弁ハウジング201の底壁201bから遠ざかる方向に変位(移動)する。その結果、弁体202の周壁202aにより出口孔201dを覆う面積が大きくなって、吸入通路L1の開度が減少する(つまり、吸入通路L1が絞られる)。
弁体202が弁座形成部材204の前記規制部に当接して位置決めされている状態であっても、吸入通路L1(出口孔201d)は全閉状態にはならずに最小の開口面積が確保されるように構成されている。
次に、吸入通路L1の上流側部位によって吸入ポート104cから弁収容室S4の流入口104f(図1参照)まで導かれた冷媒が吸入室S2へ導入されるまでの経路(流れ)について、図3及び図4を参照して説明する。
弁収容室S4の流入口104fまで導かれた冷媒は、弁ハウジング201の入口孔201cを介して弁ハウジング201内を導入される。この弁ハウジング201内の冷媒は、図3及び図4に破線矢印で示すように、各出口孔201dを介して吸入通路L1の下流側部位(詳しくは、弁ハウジング201の周壁201aと弁収容室S4の内面との間の領域)に導かれ、この吸入通路L1を流通する。そして、この吸入通路L1を流通した冷媒は、流出口104gを介して吸入室S2へ導入される。なお、冷媒(冷媒ガス)は通路部L2を介して共鳴室S5内にも充満され得る。
次に、ヘルムホルツ共鳴器を構成する共鳴室S5及び通路部L2について、図3及び図4を参照して詳述する。
共鳴室S5は、弁収容室S4に開口する開口端を有し、鉛直方向に延びた円柱状の空間として、シリンダヘッド104内に形成されている。前記共鳴室S5の開口端S5aは弁収容室S4の第1方向の他方側に開口している。
本実施形態では、圧縮機100の設置状態において、共鳴室S5の開口端S5aは弁収容室S4の鉛直方向(上下方向)の下部に開口されている。つまり、本実施形態では、前記第1方向の他方側は、鉛直方向の下部である。
共鳴室S5は、その開口端S5aの開口面積が通路部L2の通路開口面積よりも大きく、且つ、その容積が通路部L2の通路容積よりも大きくなるように、その内径及び深さが設定されている。また、共鳴室S5は、その中心軸を弁収容室S4の中心軸と合わせて弁収容室S4の下方に延設され、弁収容室S4の内径及び開度調整弁200の周壁201aの外径よりも小さい内径を有する。
通路部L2は、弁収容室S4と開度調整弁200とにより協働して形成される通路であり、共鳴室S5と共にヘルムホルツ共鳴器を構成するものである。
本実施形態においては、通路部L2は、開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の部位200aと、これに対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4aとの間に形成されている。
通路部L2は、その通路開口面積が共鳴室S5の開口面積よりも小さく、且つ、その通路容積が共鳴室S5の容積よりも大きくなるように設定されている。
具体的には、弁ハウジング201の底壁201bが弁収容室S4の底面(つまり、共鳴室S5の開口端S5aの周縁に位置する円環状の底面)に対して離間し、且つ、弁ハウジング201の周壁201aが弁収容室S4の内周面に対して離間するように、開度調整弁200が弁収容室S4内に収容されることにより、通路部L2が形成されている。つまり、本実施形態においては、通路部L2は、共鳴室S5の開口端S5aと対向する弁ハウジング201の底壁201bの端面における周縁部分201b1と、この周縁部分201b1に対向する弁収容室S4の円環状の底面の対応部位S4a1との間の隙間により構成されている。したがって、本実施形態では、前記「開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の部位200a」とは、底壁201bの端面の一部(周縁部分201b1)であり、前記「これに対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4a」とは、弁収容室S4の円環状の底面の一部(対応部位S4a1)である。
このように構成された共鳴室S5と通路部L2からなるヘルムホルツ共鳴器は、後述するように、共鳴室S5の容積と通路部L2の通路開口面積等により定まる特定の共鳴周波数F2の音を発生し得る。
本実施形態においては、開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の部位200aと対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4aには、エンドミル等により機械加工(切削加工等)が施されている。すなわち、シリンダヘッド104は、鋳造によって製造されているが、通路部L2を形成する少なくとも弁収容室S4の内面の対応部位S4aは、機械加工面(例えば切削面)として形成されている。また、この弁収容室S4の底面の機械加工の際に、共鳴室S5、フランジ201fを係止する段差部位104f1、及び、吸入ポート104cも機械加工により仕上げてもよい。これにより、弁ハウジング201の底壁201bと弁収容室S4の底面との間の間隔が厳密に定まると共に、共鳴室S5の底面及び内周面が仕上げられ、通路部L2の通路開口面積及び通路容積、並びに、共鳴室S5の内径、深さ及び容積が厳密に設定されている。
また、本実施形態においては、圧縮機100は、図3に示すように、共鳴室S5と吸入室S2とを連通する連通孔104hを有する。連通孔104hは、具体的には、シリンダヘッド104の吸入通路L1形成壁に連続する共鳴室S5形成壁のうちの吸入室S2側の部位(つまり、膨出壁104eに連続する部位)を貫通して形成されている。連通孔104hは、より具体的には、前記膨出壁104eに連続する部位のうちの鉛直方向下端側で、流出口104gより小さい開口径で開口されている。ここで、クランク室S1内には各軸受等の摺動部位の潤滑用に、適量の潤滑オイルが貯留されている。このため、微量の潤滑オイルが放圧通路L4等を介して、冷媒に混入し、その結果、冷媒は冷媒回路内を微量の潤滑オイルと共に循環し得る。本実施形態においては、吸入通路L1の下流側部位を構成する弁収容室S4の下方に共鳴室S5が形成されているため、仮に弁収容室S4内に潤滑オイルが冷媒(冷媒ガス)共に導かれても、その潤滑オイルはその自重により共鳴室S5に導かれ、その後、連通孔104hを介して、吸入室S2に排出される。したがって、連通孔104hはオイル戻し用の通路として機能する。
図5は、吸入室S2内に生じる圧力脈動を説明するための概念図である。
ピストン136が作動して冷媒の流入が開始されると、図示省略した吸入弁形成体に形成された吸入弁の自励振動等に起因して、吸入室S2内に圧力脈動が生じる。この圧力脈動は、ピストン136の個数や単位時間当たりピストン136の往復動回数等によって定まる所定の周波数F1の脈動成分を主に有している。この所定の周波数F1の圧力脈動においては、図5に示すように、圧力レベルの振幅が略変化しない節P0が水平方向に離間した所定位置に現れ、各節P0の間に圧力レベルの振幅が最大となる腹P1が現れる。つまり、圧力脈動は、図5に二点鎖線で示すように、鉛直方向に略等間隔に離間した位置に節P0を有して振幅する定在波として概念化することができる。本実施形態では、流出口104gの形成位置は、詳しくは、流出口104gの孔中心軸線上に節P0が位置するように設定されている。また、通路部L2の通路開口面積及び通路容積や、共鳴室S5の内径、深さ及び容積は、共鳴室S5の後述する共鳴周波数F2が圧力脈動の主な周波数成分である周波数F1と略一致するように設定されている。
次に、以上のような構成を有する圧縮機100の作用について、図5を参照して説明する。なお、冷媒流量が少なく、開度調整弁200により吸入通路L1の開度が絞られている場合を一例に挙げて説明する。
吸入室S2内に特定の周波数F1を主な周波数成分として含む圧力脈動が生じると、この圧力脈動により吸入室S2内に生じる脈動音は、図5に破線矢印で示すように流れる冷媒を媒体として、流出口104gを介して弁収容室S4側に伝播する。言い換えると、圧力脈動は音波として吸入通路L1の下流側部位に伝播する。このとき、吸入通路L1を流れる冷媒の一部が通路部L2内に流入する。通路部L2内に冷媒が流入すると、通路部L2内に存在する流体(冷媒ガスや空気)が共鳴室S5側に押し込まれ、その結果、共鳴室S5内の流体(冷媒ガスや空気)は圧縮される。この共鳴室S5内で圧縮された流体は、その後、膨張して、通路部L2内の流体を押し戻す。このように、共鳴室S5内の流体は、ばねの働きをして、通路部L2内の流体を振動させる。この振動作用により、共鳴室S5の容積と通路部L2の通路開口面積等により定まる特定の共鳴周波数F2の音が発生する。この共鳴周波数F2は圧力脈動の主な周波数成分である周波数F1と略一致しているため、吸入通路L1側に伝播した圧力脈動(脈動音)のうちの共鳴周波数F2と同じ周波数(つまり、F1)、又は、その近傍の周波数の脈動音のレベルを減衰させる。
また、吸入通路L1の下流側部位に伝播した圧力脈動は、吸入通路L1の上流側部位に伝播し得るが、開度調整弁200により吸入通路L1の開度が絞られているため、吸入通路L1の上流側部位への圧力脈動の伝播は抑制される。
さらに、流出口104gは圧力脈動の節P0に合わせた位置に形成されているため、流出口104gを介して吸入通路L1の下流側部位に伝播する圧力脈動は比較的に低い圧力レベルの振幅の脈動成分に抑制される。
このように、本実施形態による圧縮機100によれば、開度調整弁200により、吸入通路L1の開度を絞ることにより、圧縮機の作動に伴って吸入室S2内に生じ得る吸入圧力脈動の圧縮機外への伝播を抑制することができる。そして、この圧縮機100によれば、通路部L2を介して吸入通路L1に連通する共鳴室S5を備えてヘルムホルツ共鳴器を構成することができ、その結果、吸入室S2内の圧力脈動(詳しくは脈動音)が吸入通路L1側に伝播したとしても、その伝播経路である吸入通路L1に接続されるヘルムホルツ共鳴器により、伝播してきた圧力脈動のうちのヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数F2と同じ周波数成分及びその近傍の周波数成分の圧力脈動のレベルを低減することができる。これにより、開度調整弁200による絞り効果に加えて共鳴室S5による共鳴効果により、吸入圧力脈動に起因する振動や騒音のレベルを効果的に低減することができる。
そして、圧縮機100では、膨張型の吸入マフラではなく共鳴効果を用いる共鳴室S5により圧力脈動のレベルを低減する構成であるため、共鳴室S5のスペースを膨張型の吸入マフラよりも小スペースに抑えることができる。また、圧縮機100では、ヘルムホルツ共鳴器の通路部L2を、単に、吸入通路L1の一部を構成する弁収容室S4と開度調整弁200とにより協働して形成する構成であるため、構造を複雑化させることなく、簡素な構造で、ヘルムホルツ共鳴器を構成することができる。
このようにして、本実施形態による圧縮機100によれば、圧縮機の体格増大を抑制し、且つ、簡素な構造で吸入圧力脈動に起因する振動及び騒音のレベルを効果的に低減可能な圧縮機を提供することができる。
ここで、一般的なヘルムホルツ共鳴器では、共鳴室S5の開口端S5aが絞られた首部を有してフラスコ状に形成されている。したがって、共鳴室S5をシリンダヘッド104内に形成するためには、高速切削に不向きな中繰り加工用の特殊工具を用いて中繰り加工する方法を採用せざるを得ない。そのため、共鳴室S5の加工時間が著しく長くなり加工コストが高くなる。
一方、本実施形態では、共鳴室S5の開口端S5aは単に弁収容室S4に開口して形成される構成であるため、弁収容室S4側から一般的な回転工具を用いてシリンダヘッド104の共鳴室S5形成壁の鋳肌面を高速切削して共鳴室S5を形成することができ、共鳴室S5の加工コストを低くすることができる。また、共鳴室S5の深さ及び容積を低コストで且つ厳密に設定することができる。
また、本実施形態では、開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の部位200aと対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4aは、エンドミル等により機械加工され、機械加工面として形成される構成である。これにより、弁ハウジング201の底壁201bと弁収容室S4の底面との間の間隔を厳密に定めることができるため、通路部L2の通路開口面積及び通路容積を低コストで且つ厳密に設定することができる。
このように、共鳴室S5の深さ及び容積や通路部L2の通路開口面積及び通路容積を低コストで且つ厳密に設定することができるため、共鳴周波数F2を低減対象の圧力脈動の特定の周波数F1に略一致するように容易に初期設定することができる。
また、本実施形態では、弁収容室S4は第1方向の一方側に冷媒の流入口104fを有すると共に第1方向と交差する第2方向の一方側に冷媒の流出口104gを有する構成とした。換言すると、流入口104fの開口方向と流出口104gの開口方向を互いに交差させる構成とした。これにより、入口孔201cの開口方向と出口孔201dの開口方向が互いに交差するように構成された開度調整弁200に好適な弁収容室S4を形成することができる。
また、本実施形態では、共鳴室S5の開口端は、弁収容室S4の前記第1方向の他方側に開口する構成とした。これにより、弁収容室S4と共鳴室S5を一方向から容易に仕上げ加工することができる。
また、本実施形態では、圧縮機100の設置状態において、前記第1方向は鉛直方向であり、前記第2方向は水平方向であるものとした。また、流出口104gは、弁収容室S4の側部(詳しくは、吸入室S2内で鉛直方向に延びる膨出壁104e)の鉛直方向の適宜位置に形成されて、吸入室S2に開口する構成とした。これにより、流出口104gの形成位置を、例えば、圧力脈動の節P0に合わせた位置に容易に設定することができるため、流出口104gを介して吸入通路L1の下流側部位に伝播し得る圧力脈動を、比較的に低い圧力レベルの振幅の脈動成分に抑制することができる。
また、本実施形態では、圧縮機100の設置状態において、弁収容室S4は鉛直方向の上部に流入口104fを有すると共に側部に流出口104gを有し、共鳴室S5の開口端は弁収容室S4の下部に開口される構成とした上、共鳴室S5と吸入室S2とを連通する連通孔104hを更に有する構成とした。これにより、冷媒(冷媒ガス)については、重力方向上方から開度調整弁200及び弁収容室S4を経由した後、主に流出口104gを介して吸入室S2に導くことができる。一方、冷媒に含まれる潤滑オイルについては、その自重により弁収容室S4の下方に位置する共鳴室S5に導き、その後、連通孔104hを介して、吸入室S2に排出することができる。したがって、共鳴室S5内に潤滑オイルが貯留することを防止することができるため、設定した共鳴周波数F2の変動を防止又は抑制することができる。
図6は、第1実施形態における弁収容室S4及び通路部L2の変形例を説明するための要部拡大図である。図7は図6に示す矢印B方向から見た開度調整弁の収容状態を示した図である。
前述した弁収容室S4は、図1及び図5に示すように、弁ハウジング201のフランジ201fとの係合部分を除いて、弁ハウジング201の周壁201aの外径よりも大きい同一の内径で、共鳴室S5の開口端まで伸びている場合を一例に挙げて説明したが、弁収容室S4の形状は、これに限らない。
例えば、図6及び図7に示すように、弁収容室S4の共鳴室S5側の部位の内径を弁収容室S4の鉛直方向中央部分の内径より小さく、且つ、弁ハウジング201の周壁201aの外径より大きくなるように形成することにより、弁収容室S4の共鳴室S5側の部位に段付き部104iを備えてもよい。この場合、通路部L2は、開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の外縁部とこれに対向する弁収容室S4の段付き部104iとの間に形成されている。詳しくは、通路部L2は、共鳴室S5の開口端S5aと対向する弁ハウジング201の底壁201bの端面における周縁部分201b1、及び、周壁201aの外周面における共鳴室S5側の外周面部分201a2と、周縁部分201b1に対向する段付き部104iのうちの円環状の底面104i1、及び、外周面部分201a2に対向する段付き部104iのうちの内周面104i2と、の間の隙間により構成されている。したがって、本実施形態では、前記「開度調整弁200の外面における共鳴室S5側の部位200a」とは、底壁201bの端面及び周壁201aの外周面の一部(周縁部分201b1及び外周面部分201a2)であり、前記「これに対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4a」とは、弁収容室S4の底面及び内周面の一部(底面104i1及び内周面104i2)である。
なお、第1実施形態(図3)及びその変形例(図6)において、共鳴室S5は、弁収容室S4よりも断面積の小さい空間として形成され、共鳴室S5の開口端S5aは、弁収容室S4の底面に開口している。換言すれば、弁収容室S4と共鳴室S5とが明確に区画されている。具体的には、第1実施形態(図3)及びその変形例(図6)において、鉛直面で切断した共鳴室S5の断面積は、鉛直面で切断した弁収容室S4(又はその共鳴室S5側の空間)の断面積より小さくなっている。しかし、これに限られるものではない。共鳴室S5の断面積と弁収容室S4(又はその共鳴室S5側の空間)の断面積とが等しくてもよい。この場合、弁収容室S4と共鳴室S5とが一体化されることになるが、開度調整弁200の全体を収容する空間が弁収容室S4となり、残りの空間が共鳴室S5となる。例えば、図8及び図9に模式的に示されるように、開度調整弁200の全体を収容する、図中の破線よりも左側の空間が弁収容室S4となり、前記破線よりも右側の空間が共鳴室S5となり得る。
次に、本発明の第2実施形態に係る圧縮機100について、図10及び図11を参照して詳細に説明する。第2実施形態に係る圧縮機100では、主に、共鳴室S5の形成箇所及び通路部L2の構成が第1実施形態と異なる。なお、第1実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について主に説明する。
図10は第2実施形態における圧縮機100の断面図であり、図11は第2本実施形態における開度調整弁200の要部の部分断面図である。
第2実施形態では、共鳴室S5は、シリンダヘッド104ではなく、開度調整弁200内に、鉛直方向に延びた円柱状の空間として形成されている。
具体的には、開度調整弁200は、周壁201aの底壁201b側端部から弁収容室S4の底面側に向って延設された筒状部205を有する。この筒状部205は、この筒状部205を含む開度調整弁200の鉛直方向の長さ(全長)が弁収容室S4の鉛直方向の長さ(深さ)より短くなるように形成されている。開度調整弁200が弁収容室S4内に収容されることによって、筒状部205の開口端205aが弁収容室S4の底面と離間して対向し、筒状部205内に吸入通路L1と区画された共鳴室S5が形成される。このように、開度調整弁200内に形成された共鳴室S5は、弁収容室S4の第1方向の他方側(つまり、鉛直方向の下部)に位置する底面と離間して対向する開口端S5bを有している。
また、この共鳴室S5と吸入通路L1とを連通する通路部L2は、開度調整弁200の外面における弁収容室S4の底面側の部位200bと、これに対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4bとの間に形成される。
具体的には、通路部L2は、開度調整弁200の筒状部205の開口端205aと、これに対向する弁収容室S4の底面の対応部位S4b1との間の円環状の隙間により構成されている。つまり、本実施形態では、前記「開度調整弁200の外面における弁収容室S4の底面側の部位200b」とは、筒状部205の開口端205aであり、前記「これに対向する弁収容室S4の内面の対応部位S4b」とは、弁収容室S4の底面の一部(対応部位S4b1)である。
また、第2実施形態においても、弁収容室S4の底面は、エンドミル等により機械加工(切削加工等)され、機械加工面として形成されている。これにより、筒状部205の端面と弁収容室S4の底面との間の間隔が厳密に定まり、通路部L2の通路開口面積及び通路容積が厳密に設定されている。
また、第2実施形態では、弁収容室S4の流出口104gは、弁収容室S4の側部(詳しくは、吸入室S2内で鉛直方向に延びる膨出壁104e)のうちの鉛直方向の下側で吸入室S2に開口している。したがって、この流出口104gは、第1実施形態におけるオイル戻し用の通路として連通孔104hの機能も有する。また、弁収容室S4の鉛直方向の長さ(深さ)は、第1実施形態より長いため、その分、膨出壁104eも第1実施形態より鉛直方向に長く伸びている。したがって、流出口104gの鉛直方向についての形成位置の設定範囲が第1実施形態よりも広くなり、流出口104gの形成位置設定の自由度が増す。その結果、流出口104gの形成位置を吸入室S2内に生じる圧力脈動の腹P1の位置に容易に合わせることができる。
また、第2実施形態による圧縮機100によれば、第1実施形態と同様に、開度調整弁200による絞り効果に加えて共鳴室S5による共鳴効果により、吸入圧力脈動に起因する振動や騒音のレベルを効果的に低減することができる上、構造を複雑化させることなく、簡素な構造で、ヘルムホルツ共鳴器を構成することができる。
また、第2実施形態においても、弁収容室S4の底面は機械加工面として形成される構成であるため、通路部L2の通路開口面積及び通路容積を低コストで且つ厳密に設定することができ、共鳴周波数F2を低減対象の圧力脈動の特定の周波数F1に略一致するように容易に初期設定することができる。
また、第2実施形態では、流出口104gをオイル戻し用の通路としも機能させることができるため、オイル戻し用の連通孔を流出口104gとは別に形成しなくてもよい。
また、各実施形態において、開度調整弁200は吸入通路L1の上流側圧力と下流側圧力との差圧に応じて作動して吸入通路L1の開度を調整する構成とした。これにより、冷媒流量の変化に追従して吸入通路L1の開度調整を容易に調整することができる。
また、各実施形態において、弁体202は、その一端面には入口孔201cを介して吸入通路L1の上流側圧力が作用し、その他端面には圧力導入孔201eを介して吸入通路L1の下流側圧力が作用すると共に付勢手段203からの付勢力が作用し、弁体202の位置を移動させて出口孔201dの開口面積を可変することにより、吸入通路L1の開度を調整するように構成されている。これにより、吸入通路L1の開度を自律的に調整可能な開度調整弁200を提供することができる。
なお、各実施形態において、共鳴室S5は、図3、図6、図8、図9及び図11に示すように、その中心軸を弁収容室S4の中心軸と合わせて延設された場合を一例に挙げて説明したが、これに限らず、共鳴室S5の中心軸と弁収容室S4の中心軸とをずらしてもよい。
また、各実施形態において、弁収容室S4の内面における対応部位(S4a又はS4b)は、機械加工面(例えば切削面)として形成されている。しかし、これに限られるものではない。弁収容室S4の内面における対応部位(S4a又はS4b)は、シリンダヘッド104製造時の状態、すなわち、鋳造面のままであってもよい。
また、圧縮機100の設置状態において、第1方向が鉛直方向であり、第2方向が水平方向であるものとして説明したが、これに限らず、第1方向が水平方向であり、第2方向が垂直方向でもよい。また、第1方向と第2方向は直交しなくてもよく、交差していればよい。
また、圧縮機100は、斜板式の可変容量圧縮機の他、揺動板式の可変容量圧縮機とすることができる。更に、本願発明は、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機、電磁クラッチの無いクラッチレス圧縮機、固定容量型の往復動圧縮機、モータで駆動される往復動圧縮機などの公知の種々の圧縮機に適用できる。
以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上述の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形や変更が可能である。
100・・・・圧縮機
104・・・・シリンダヘッド(ハウジング)
104f・・・流入口
104g・・・流出口
104h・・・連通孔
200・・・・開度調整弁
200a・・・部位
200b・・・部位
201・・・・弁ハウジング
201a・・・周壁
201b・・・底壁
201c・・・入口孔
201d・・・出口孔
201e・・・圧力導入孔
202・・・・弁体
203・・・・付勢手段
S2・・・・・吸入室
S4・・・・・弁収容室
S4a・・・・対応部位
S4b・・・・対応部位
S5・・・・・共鳴室
S5a・・・・開口端
S5b・・・・開口端
L1・・・・・吸入通路
L2・・・・・通路部
104・・・・シリンダヘッド(ハウジング)
104f・・・流入口
104g・・・流出口
104h・・・連通孔
200・・・・開度調整弁
200a・・・部位
200b・・・部位
201・・・・弁ハウジング
201a・・・周壁
201b・・・底壁
201c・・・入口孔
201d・・・出口孔
201e・・・圧力導入孔
202・・・・弁体
203・・・・付勢手段
S2・・・・・吸入室
S4・・・・・弁収容室
S4a・・・・対応部位
S4b・・・・対応部位
S5・・・・・共鳴室
S5a・・・・開口端
S5b・・・・開口端
L1・・・・・吸入通路
L2・・・・・通路部
Claims (11)
- 流体の吸入室と外部とを連通する吸入通路の開度を調整する開度調整弁を備え、前記吸入通路を介して前記吸入室に導かれた流体を圧縮して吐出する圧縮機であって、
前記吸入通路及び前記吸入室を有するハウジングに形成され、前記吸入通路の一部を構成すると共に前記開度調整弁が収容される弁収容室と、
前記弁収容室と前記開度調整弁とにより協働して形成される通路部を介して、前記吸入通路に連通する共鳴室と、
を含む、圧縮機。 - 前記共鳴室は、前記弁収容室に開口する開口端を有して前記ハウジング内に形成されている、請求項1に記載の圧縮機。
- 前記共鳴室は、前記開度調整弁内に形成されている、請求項1に記載の圧縮機。
- 前記弁収容室は、第1方向の一方側に流体の流入口を有すると共に前記第1方向と交差する第2方向の一方側に流体の流出口を有し、
前記共鳴室の開口端は、前記弁収容室の前記第1方向の他方側に開口し、
前記通路部は、前記開度調整弁の外面における前記共鳴室側の部位と、これに対向する前記弁収容室の内面の対応部位との間に形成される、請求項2に記載の圧縮機。 - 前記弁収容室は、第1方向の一方側に流体の流入口を有すると共に前記第1方向と交差する第2方向の一方側に流体の流出口を有し、
前記共鳴室は、前記弁収容室の前記第1方向の他方側に位置する底面と離間して対向する開口端を有し、
前記通路部は、前記開度調整弁の外面における前記弁収容室の底面側の部位と、これに対向する前記弁収容室の内面の対応部位との間に形成される、請求項3に記載の圧縮機。 - 前記圧縮機の設置状態において、前記弁収容室は上下方向の上部に前記流入口を有すると共に側部に前記流出口を有し、前記共鳴室の開口端は前記弁収容室の下部に開口され、
前記弁収容室の前記流出口は、前記吸入室に開口している、請求項4に記載の圧縮機。 - 前記圧縮機の設置状態において、前記弁収容室は上下方向の上部に前記流入口を有すると共に側部に前記流出口を有し、前記共鳴室の開口端は前記弁収容室の下部に開口され、
前記弁収容室の前記流出口は、前記弁収容室の側部のうちの上下方向の下側で前記吸入室に開口している、請求項5に記載の圧縮機。 - 前記共鳴室と前記吸入室とを連通する連通孔を更に有する、請求項6に記載の圧縮機。
- 前記通路部を形成する前記弁収容室の内面の対応部位は、機械加工面として形成されている、請求項4~8のいずれか一つに記載の圧縮機。
- 前記開度調整弁は、前記吸入通路の上流側圧力と下流側圧力との差圧に応じて作動して前記吸入通路の開度を調整するように構成されている、請求項4~9のいずれ一つに記載の圧縮機。
- 前記開度調整弁は、
筒状の周壁と該周壁の一端を閉止する底壁とを有する有底筒状の弁ハウジングと、
前記弁ハウジングの前記周壁の内面に沿って移動可能に、前記弁ハウジング内に収容される弁体と、
前記弁体を前記弁ハウジングの前記周壁の他端側に向けて付勢する付勢手段と、
を更に含み、
前記弁ハウジングは、前記周壁の他端側開口が前記弁収容室の前記流入口に連通する入口孔として開口され、前記弁収容室の前記流出口に連通する出口孔が前記周壁に開口され、前記共鳴室に連通する圧力導入孔が前記底壁に開口され、
前記弁体は、その一端面には前記入口孔を介して前記吸入通路の上流側圧力が作用し、その他端面には前記圧力導入孔を介して前記吸入通路の下流側圧力が作用すると共に前記付勢手段からの付勢力が作用し、該弁体の位置を移動させて前記出口孔の開口面積を可変することにより、前記吸入通路の開度を調整するように構成されている、請求項4~10のいずれか一つに記載の圧縮機。
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