JP2004060473A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】体格を大きくすることなく、より効果的に脈動音を低減できる圧縮機を提供すること。
【解決手段】コンプレッサ１を構成するフロントハウジング２には、容量制御室３と、シリンダ室６とを内蔵し、リヤハウジング１０には、低圧の冷媒ガスを吸入する吸入室１１、高圧の冷媒ガスを受け入れる吐出室１２、吐出室１２に冷媒通路で接続する制御弁室１５とを内蔵している。制御弁室１５には通路開閉部を備えて、冷媒通路に接続する弁内通路から通路に連通可能に構成し、通路から容量制御室３に圧力伝達通路９で接続している。一方、吐出室１２には出口部に絞り部１２ａを形成し、絞り部１２ａと隣接してマフラー室１３を設けている。マフラー室１３に冷媒通路の一端を接続することによって、制御弁室１５の上流側で脈動を鎮圧する鎮圧機構を構成している。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸の回転に伴って斜板が回転されると同時にシリンダ内でピストンが往復移動するタイプの圧縮機に関し、さらに詳しくは、制御弁室を有して容量制御室内が可変容量室として構成される圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、容量制御室が可変容量室として構成される圧縮機は、ケース体としてのフロントハウジングとリヤハウジングとを有し、フロントハウジング内には、回転軸とともに回転可能な斜板を配置する容量制御室とピストンが往復移動するシリンダ室とが内蔵され、リヤハウジング内には、外部から冷媒ガスを吸入する吸入室と圧縮された高圧の冷媒ガスを受け入れる吐出室及び容量制御室の圧力を可変にする制御弁室とが内蔵して構成されている。制御弁室と容量制御室との間には圧力伝達通路が配置されて、制御弁室から供給される吐出圧力が容量制御室内に導入される。
【０００３】
容量制御室内に配置される斜板は、回転軸に対して直交する方向に対して角度を有して配置されるとともにピストンと連結されている。従って、斜板が回転すると斜板の両端間で形成される直線距離が、往復移動するピストンのストローク量となってシリンダ内を連続的に摺動する。
【０００４】
一方、吸入室に吸入された冷媒は低圧状態にあり、吸入室はシリンダ室に連絡通路を介して連結されていることから、吸入室内の冷媒ガスはピストンの往復移動によりシリンダ室内に流入される。シリンダ室内に流入された冷媒ガスは、ピストンの往復移動により圧縮されて高圧となって吐出室に流入され、外部に高圧の冷媒ガスとして流出される。
【０００５】
制御弁室は、吐出室と連絡通路で連結されていて、吐出室から流出された冷媒ガスが制御弁室・圧力伝達通路を通って容量制御室内に導入可能に構成されている。制御弁室では、弁の開閉によって容量制御室に高圧ガスを導入したり、導入を停止したりして容量制御室内の容量を制御する。例えば、外部信号により弁が「閉」状態となると、制御弁の通路開閉部が閉鎖して吐出室と容量制御室とが遮断され、容量制御室の圧力は昇圧せず圧縮機は冷媒ガスを最大容量で吐出ポートから外部に流出できるように運転される。
【０００６】
又、弁が「開」状態になると、制御弁の通路開閉部が開放して吐出室と容量制御室とが繋がり、冷媒ガスが吐出室から制御弁室の通路開閉部を通って圧力伝達通路から容量制御室に導入される。これによって容量制御室が昇圧して斜板角度が変化し、圧縮機内のピストンのストロークが小さくなって、圧縮機は吐出ポートから流れる冷媒ガスを可変容量して流出するように運転されることとなる。
【０００７】
この弁の切替えが行われる際、つまり、冷媒ガスが吐出室から容量制御室内に流れ込んで容量制御室の圧力が急激に上昇すると、吐出脈動が容量制御室内に伝播し、斜板は不規則な動きとなって振動を上昇させるとともに、吐出室・容量制御室・吸入室が繋がっていることから、吸入室に吐出脈動が伝播することとなっていた。
【０００８】
このために、従来の圧縮機では、図５（実開平４−１２５６８０号参照）に示すように、制御弁室５２と容量制御室５３との間に設けられた圧力伝達通路５４中、あるいは吸入室５６と制御弁室５２との間、に鎮圧機構（マフラー室）５５を構成することによって、脈動音の低減化を図るような圧縮機５１が提案されていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の上記公報に示されている圧縮機５１では、鎮圧機構５５を設けることによって脈動を減衰することができるものの、鎮圧機構５５を制御弁室５２の下流側に配置していることから、脈動の発生する原因となる吐出室５８に対して離れた位置となって脈動の減衰効果には限界があった。また、図５に示すように制御弁室５２と容量制御室５３とを結ぶ圧力伝達通路５４でマフラー室５５として構成することにおいては、シリンダ室５７を構成する壁部のスペースを広くとることとなって、フロントハウジングの架体を大きくすることになってしまい、圧縮機の小型軽量化の傾向で進んでいる現在においては現実的な設計が困難となっていた。又、そのためにマフラー室５５を小さくするとマフラー効果の多大な効果を期待できず、脈動音の低減に限界があった。
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、冷媒ガスが吐出室から容量制御室に流れる際に発生する脈動音の多大な低減を効果的に達成することができる圧縮機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る圧縮機は、上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、圧縮機はフロントハウジングとリヤハウジングをケース体として構成し、フロントハウジング内ではシリンダ内を往復移動するピストンとピストンを往復移動する斜板とを備え、リヤハウジング内には、吸入室と吐出室及び制御弁室とを備えている。
【００１２】
前記制御弁室は、吐出室から流出された冷媒ガスを制御弁室の弁の開閉によって容量制御室内に導入可能に配置されている。つまり制御弁室の弁を閉鎖することによって容量制御室には、高圧のガスを送ることがないことから、容量制御室の圧力は昇圧されずに吐出室の吐出ポートから流出される冷媒ガスは、ピストンのストローク量を大きくして最大容量で送るように圧縮機を運転することになる。
【００１３】
一方、制御弁室の弁を開放することによって冷媒ガスが制御弁室から容量制御室内に導入されると、これによって、容量制御室内が昇圧されて斜板の回転軸に対する傾斜角度を鈍角状にしてピストンのストロークを小さくし、吐出ポートから外部に流出する冷媒ガスを最小容量で送るように圧縮機を運転することとなる。
【００１４】
この際、容量制御室内への急激な冷媒ガスの導入により、吐出室・容量制御室・吸入室が繋がって吐出室内から発生する脈動が伝播することとなるが、制御弁室の上流側、つまり、吐出室と、制御弁室の間に脈動音を鎮圧する鎮圧機構を配設していることから、吐出室から流入される冷媒ガスは鎮圧機構を介して制御弁室に導入されることとなり、冷媒ガスが制御弁室から容量制御室内に導入される際、脈動エネルギーが小さくされていることから、冷媒ガスの容量制御室内への導入時には、脈動自体が低減していることとなる。従って、脈動音の防音効果をさらに向上することができる。
【００１５】
しかも、鎮圧機構が、制御弁室の上流側、つまり脈動の原因となる吐出室付近に配置することにより脈動の大幅な低減を実現するとともに、鎮圧機構をリヤハウジング内に配設することにより、シリンダ室を構成するフロントハウジングを大きく構成することなく、つまり圧縮機の体格を大型化することなく鎮圧機構を設けることができることから、コンパクトな構成を維持して脈動音の低減化を図ることができる。
【００１６】
また、請求項２記載の発明では、前記鎮圧機構が、前記吐出室の出口部において絞り部を介してマフラー室を配置していることから、吐出室から流出される冷媒ガスは、絞り部を通ることによって吐出脈動が減衰され、さらにマフラー室に至ることによってマフラー効果を達成することができて脈動エネルギーを小さくすることができる。従って、脈動発生の原因となる吐出室の近傍で鎮圧機構を設けることができることにより、脈動エネルギーを極めて小さくでき、高圧の冷媒ガスが制御弁室の弁の開放によって容量制御室に導入されても、脈動自体を小さくすることができて脈動音の低減化を図ることができる。
【００１７】
さらに請求項３記載の発明では、前記鎮圧機構が、前記吐出室と制御弁室との間の冷媒通路中に配置されていることから、やはり、吐出室の近傍に鎮圧機構を配置することができ、請求項２の発明と同様に、制御弁室内においてマフラー効果を達成することができて、制御弁室の弁の開放によって、冷媒ガスが容量制御室に導入されても、脈動エネルギーを小さくすることができて脈動音の低減化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
実施形態の圧縮機（以下、コンプレッサという。）は、冷凍サイクルを構成するものであり、コンプレッサは冷凍サイクルの中でエバポレータで蒸発されて低圧となっている冷媒ガスを圧縮して高圧の冷媒ガスとするものであり、吸入配管から吸入された低圧の冷媒ガスをシリンダ室に送り込むことによってシリンダ室内で圧縮される。
【００２０】
実施形態のコンプレッサ１は、図１に示すように、ケース体としてのフロントハウジング２とリヤハウジング１０と、を備えて構成されている。
【００２１】
フロントハウジング２内には、フロントハウジングを横架する回転軸５とともに回転可能な斜板４を内蔵する容量制御室３と、斜板４に連結して往復移動するピストン７を内蔵する複数のシリンダ室６とが設けられている。斜板４は、回転軸５に対して角度を有して各ピストン７に連結され、斜板４を回転軸５とともに回転することによって、複数のピストン７は斜板４の先端部から後端部との間で形成されるストローク分を往復移動することになる。
【００２２】
この斜板４の角度は、容量制御室３内の圧力変化によって可変可能に構成され、斜板４の角度変化によって、ピストン７のストロークを可変にしてシリンダ室６内に流入して圧縮する冷媒ガスの容量を可変にする。
【００２３】
一方、リヤハウジング１０には、外部から導入される低圧の冷媒を吸入する吸入室１１と、シリンダ室６内で圧縮されて高圧となった冷媒ガスを受け入れる吐出室１２と、吐出室１２に冷媒通路１４で接続された制御弁室１５とを内蔵している。
【００２４】
第１の形態のコンプレッサ１では、脈動を鎮圧する鎮圧機構を吐出室１２の出口部付近に設けている。つまり吐出室１２の出口部には絞り部１２ａを形成して絞り部１２ａの前後での圧力差を検出して流量制御を行うとともに、絞り部１２ａに隣接して絞り部１２ａより大径に形成するマフラー室１３を配置し、マフラー室１３から冷媒通路１４を介して制御弁室１５に接続するように構成している。
【００２５】
制御弁室１５は、フロントハウジング２の容量制御室３と圧力伝達通路９で接続され、高圧となった冷媒ガスを容量制御室３内に導入することによって、容量制御室３内の圧力を可変としている。
【００２６】
リヤハウジング１０に内蔵された制御弁室１５は、図２に示すように、電磁コイル構造を構成し、外部信号により制御弁電流の制御を行ってコンプレッサ１の吐出容量をＯＮ、ＯＦＦもしくは連続的に可変容量制御を行うものである。
【００２７】
制御弁室１５内には、制御弁１６が配置されている。制御弁１６は、図２中、上下方向に移動可能に配置されたプランジャ１７と、プランジャ１７の上方でプランジャ１７を支持するリテーナ１８と、プランジャ１７及びリテーナ１８の周りを覆う電磁コイル１９と、プランジャ１７の下部に形成される段差面１７ａに当接可能な弁座２０とを備えて構成されている。プランジャ１７の下部は、小径部１７ｂを有して段つき状に形成され、段差面１７ａが形成される。
【００２８】
弁座２０は制御弁室１５の壁部に支持され、プランジャ１７の段差面１７ａと弁座２０の上面との間には通路開閉部２１が形成され、小径部１７ｂと弁座２０との間の空間部が通路２２として形成される。さらに、弁座２０の上方でプランジャ１７の周りには、弁内通路２３が形成され、弁内通路２３の一部には吐出室１２から接続される冷媒通路１４の一端が連接される。
【００２９】
また、通路２２の一部には、容量制御室３に連通する圧力伝達通路９が、フロントハウジング２のシリンダ室６を構成する壁部６ａ・リヤハウジング１０の壁部１０ａを通って接続されている。
【００３０】
従って、シリンダ室４で圧縮された冷媒ガスは、吐出室１２に流入されると、吐出室１２の絞り部１２ａを通ってマフラー室１３に達し、さらにマフラー室１３から冷媒通路１４を通って制御弁室１５の弁内通路２３に送られる。そして、弁内通路２３に送られた冷媒ガスは、図３に示すように、プランジャ１７の上方への移動によりプランジャ１７の段差面１７ａと弁座２０とで形成される通路開閉部２１を開放することによって、弁内通路２３から通路開閉部２１を通って、圧力伝達通路９から容量制御室３に導入されることとなる。
【００３１】
次に、上記のように構成されたコンプレッサ１の作用について図１〜３に基づいて説明する。
【００３２】
図示しないエバポレータで蒸発されて低圧となった冷媒は吸入配管を通ってコンプレッサ１の吸入室１１に流入される。一方、コンプレッサ１内では、図示しない駆動装置によって回転軸５が回転駆動されると、回転軸５とともに回転可能な斜板４が回転しシリンダ室６内で各ピストン７の往復移動を開始する。各ピストン７が往復移動するに伴って、吸入室１２に流入した冷媒ガスは、シリンダ室３内に吸収されるとシリンダ室３内で圧縮されて高圧となって、吐出室１２に流出される。吐出室１２では、制御弁室１５で通路開閉弁２１が開放されていない状態では、冷媒ガスは吐出室１２内の図示しない吐出ポートから１００％外部に送り出されて、冷凍サイクル内の凝縮機側に供給されることとなる。この作用は、図２及び図３（ａ）に示すように、外部信号により制御弁１６の電磁コイル１９に通電してコンプレッサ１を「ＯＮ」することによって、プランジャ１７を吸引させてプランジャ１７の段差面１７ａを弁座２０に当接させる。これによって、吐出室１２から弁内通路２３に流れる冷媒ガスは弁内通路２３で行き止まりとなり、吐出室１２内の冷媒ガスが吐出ポートから外部に送り出される。
【００３３】
一方、制御弁室１５で通路開閉弁２１が開放されると吐出室１２内の冷媒ガスは、制御弁室１５の弁内通路２３から通路２２に流れることとなる。この作用について詳細に説明すると、外部信号により制御弁１６の電磁コイル１９への通電を電流制御してコンプレッサ１をＯＦＦ又は可変容量にすることによって、プランジャ１７はコイルばね２４の付勢力によりリテーナ１８とともに上方に移動して、プランジャ１７の段差面１７ａを弁座２０から離隔させる。これによって、通路開閉部２１が開放されて弁内通路２３と通路２２とが連通することととなり、吐出室１２内の冷媒ガスは、吐出室１２の絞り部１２ａからマフラー室１３を通り、冷媒通路１４から弁内通路２３を通って通路開閉部２１から通路２２側に流れることとなり、従って、斜板４の角度が変化し、ピストン７のストロークが小さくなって吐出ポート１２から外部に排出される冷媒量が少なくなる。
【００３４】
通路２２に流入された冷媒ガスは、通路２２から圧力伝達通路９を通って容量制御室３内に導入される。高圧の冷媒ガスが容量制御室３内に導入することによって、容量制御室３は圧力が上昇して斜板４の角度を回転軸５に対して直交する方向に傾ける。つまり、斜板４の先端部と後端部との直線距離を小さくする方向に傾けることによって、ピストン７のストローク量を小さくする。ピストン７のストローク量が小さくなることによって、吐出室１２から外部に流出される冷媒ガスの容量を少なくし、これによって冷し過ぎの防止や、車室内の温度を設定温度に保持する。
【００３５】
弁内通路２３から通路２２を通って容量制御室３内に冷媒ガスが導入すると、容量制御室３の圧力が上昇し、昇圧した制御圧力が図示しない通路を経由して低圧の吸入室１１に流入される。これによって吐出室１２と容量制御室３及び吸入室１１が繋がり、吐出室１２から発生した吐出脈動が吸入室１２及び容量制御室３に伝播される。しかし、この脈動は、吐出室１２から絞り部１２ａを通ることによって脈動が低減され、さらに、マフラー室１３に伝播する間にマフラー効果を得て低減されることとなる。
【００３６】
上述のように、実施形態のコンプレッサ１は、制御弁室１５の上流側、つまり、吐出室１２の出口における絞り部１２ａと絞り部１２ａに隣接するマフラー室１３とを配置することによって、吐出室１２から発生する脈動を鎮圧する鎮圧機構を構成することになり、吐出室１２から流出する冷媒ガスは鎮圧機構（絞り部１２ａ及びマフラー室１３）を介して制御弁室１５に導入されることとなり、吐出室１２から発生する脈動エネルギーを小さくすることができる。この際、制御弁１６の電磁コイル１９を通電制御することによって通路開閉部２１から容量制御室３内に冷媒ガスを急激に導入する際に脈動エネルギー自体を低減できるとともに、鎮圧機構が、リヤハウジング１０内、特に吐出室１２の出口部に配設されることにより、シリンダ室６を構成するフロントハウジング２を大きく構成することなく、つまりコンプレッサ１自体の体格を大きくすることなく鎮圧機構を設けることができることから、コンパクトな構成を維持して脈動音の低減化を図ることができる。
【００３７】
第２の形態によるコンプレッサ１Ａは、鎮圧機構を第１の形態における冷媒通路１４の途中に配置している。つまり、図４に示すように、吸入室３１、吐出室３２を備えるリヤハウジング３０において、吐出室３２と制御弁室３５の弁内通路４３とを接続するように冷媒通路３３が形成されている。冷媒通路３３の途中には、冷媒通路３３より大径のマフラー室３４が鎮圧機構として形成されている。
【００３８】
制御弁室３５及び制御弁３６の構成は第１の形態と同様であることから、簡単に説明する。
【００３９】
制御弁３６は、制御弁室３５内に配置され、プランジャ３７と、リテーナ３８と電磁コイル３９と、弁座４０とを備えて構成されている。プランジャ３７の下部に段差面３７ａ、小径部３７ｂを有して段つき状に形成されている。
【００４０】
弁座４０の上面とプランジャ３７の段差面３７ａとの間には通路開閉部４１が形成され、小径部３７ｂと弁座４０との間の空間部が通路４２として形成される。さらに、弁座４０の上方でプランジャ３７の周りには、弁内通路４３が形成され、弁内通路４３の一部には吐出室３２から接続される冷媒通路３４の一端が連接される。
【００４１】
また、通路４２の一部には、容量制御室に連通する圧力伝達通路９が、リヤハウジング３０の壁部３０ａを通って接続されている。
【００４２】
従って、圧縮された冷媒ガスが、吐出室３２に流入されると、冷媒通路３３を通り、マフラー室３４で吐出室３２から発生する脈動を減衰させた状態で制御弁室３５の弁内通路４３に送られる。そして、弁内通路４３に送られた冷媒ガスは、プランジャ３７の上方への移動により通路開閉部４１を開放することによって、弁内通路４３から通路４２を通って、容量制御室に導入されることとなる。
【００４３】
従って、制御弁室３５から冷媒ガスが容量制御室内に急激に流入されても、吐出室３２付近のマフラー室３４で冷媒ガスが通過する際に、脈動エネルギーが小さくなっていることから、容量制御室あるいは吸入室に伝播する脈動は小さく、脈動音を低減することができる。
【００４４】
なお、第２の形態のコンプレッサにおいて、マフラー室３４を制御弁室３５にさらに近づけて配置してもよく、又、制御弁室３５内において、弁内通路４２を図４よりもさらに大径にして、マフラー室として形成してもよい。
【００４５】
いずれにおいても制御弁室３５の上流側に、脈動を鎮圧する鎮圧機構を設けることによって、脈動の発生の原因となる吐出室付近に配置できることとなって、元からの原因を断つことから、より効果的に脈動エネルギーを小さくできる。
【００４６】
しかも、複数配置されたシリンダ室の壁部に鎮圧機構を設けることがないことから、コンプレッサの体格を大きくすることなく脈動音の低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態によるコンプレッサの全体を示す正面断面図である。
【図２】図１のコンプレッサにおける第１の形態によるリヤハウジング内を示す断面図である。
【図３】図２における要部簡略説明図である。
【図４】第１のコンプレッサにおける第２の形態によるリヤハウジング内を示す断面図である。
【図５】従来のコンプレッサを示す正面断面図である。
【符号の説明】
１　コンプレッサ（圧縮機）
２　フロントハウジング
３　容量制御室
４　斜板
６　シリンダ室
７　ピストン
９　圧力伝達通路
１０　リヤハウジング
１１　吸入室
１２　吐出室
１２ａ　絞り部
１３マフラー室
１４　冷媒通路
１５　制御弁室
１６　制御弁
１７　プランジャ
１７ａ　段差面
２０　弁座
２１　通路開閉部
２２　通路
２３　弁内通路

Claims (3)

1. 回転軸とともに回転可能な斜板を配置する容量制御室とピストンが往復移動するシリンダ室とを内蔵するフロントハウジングと、外部から冷媒ガスを吸入する吸入室と圧縮された冷媒ガスを受け入れる吐出室及び容量制御室の容量を可変にする制御弁室とを内蔵するリヤハウジングとを備え、前記制御弁室と前記容量制御室とを連絡する圧力伝達通路が配置された圧縮機であって、前記制御弁室は、一方で前記吐出室に冷媒通路で接続されて吐出室から流入された冷媒ガスを前記容量制御室に導入可能に開閉するとともに、前記制御弁室の上流側には脈動音の鎮圧機構が配設されていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記鎮圧機構が、前記吐出室の出口部に配置される絞り部と、前記絞り部に隣接するマフラー室とを備えて構成されていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 前記鎮圧機構が、前記吐出室と前記制御弁室との間の冷媒通路中に配置されていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。

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