JP2009108818A

JP2009108818A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2009108818A
Application number: JP2007284010A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Ise; 雄介伊勢
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】圧縮機において圧縮性能の向上効果と騒音の低減効果とを両立させる。
【解決手段】吸入した気体を圧縮し、吐出口から吐出する圧縮機１において、吐出口側の通路３に、吐出圧が所定値より高いと通路３の通路面積を広くし、吐出圧が所定値より低いと通路３の通路面積を狭くする開閉機構１１を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、車両用空調装置の冷却システムに用いられる圧縮機に関する。

特許文献１に「往復式可変容量型圧縮機」が記載されている。

この往復式可変容量型圧縮機は斜板式圧縮機であって、ピストンとシリンダからなる複数の往復式圧縮機構が斜板の回転によって順次駆動され、圧縮した気体を吐出口から順次吐出する。
特開２００５−１２０９７２号公報

圧縮機では、一般に、吐出ポート（吐出口側通路）の通路面積（径）を広げると、圧力損失の低下によって圧縮性能が向上し、吐出ポートの通路面積を狭めると、圧力損失の増加によって圧縮性能が低下する。また、吐出ポートの通路面積を広げると、圧力脈動の増大によって騒音性能が低下し、吐出ポートの通路面積を狭めると圧力脈動の低下によって騒音性能が向上する。

このように、圧縮機において圧縮性能と騒音性能は相反するものであり、両立が難しい。

そこで、この発明は、圧縮性能の向上効果と騒音の低減効果とを両立させることができる圧縮機の提供を目的としている。

請求項１に記載の圧縮機は、吸入した気体を圧縮し、吐出口から吐出する圧縮機であって、前記吐出口側の通路に、吐出圧が所定値より高いと前記通路の通路面積を広くし、吐出圧が所定値より低いと前記通路の通路面積を狭くするように調整する開閉機構を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載された圧縮機であって、前記開閉機構が、前記吐出口側の通路に設けられ、吐出された前記気体の全量が流れる単一の流路と、前記単一の流路に設けられた移動部材及び静止部材と、前記移動部材と静止部材との間に設けられ、前記移動部材の移動によって開閉される開口部と、前記移動部材を付勢する付勢部材とを有し、前記吐出圧が所定値より高くなると、この吐出圧により前記移動部材が前記付勢部材に抗して移動し、前記開口部を開放して前記単一流路の通路面積を広くすることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載された圧縮機であって、前記開閉機構が、前記吐出口側の通路に設けられた低圧時用の流路及び高圧時用の流路と、前記吐出圧が所定値より高くなると前記高圧時用通路を開放する逆止弁とからなることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載された圧縮機であって、駆動軸の回転に伴って回転し、前記駆動軸に対する傾斜角を調整可能な斜板と、前記斜板の回転に伴う揺動によって駆動され、前記気体を圧縮する圧縮機構とを備えたことを特徴とする。

請求項１に記載された圧縮機は、開閉機構により、吐出圧が所定値より高いと吐出口側通路の通路面積が広く調整され、所定値より低いと狭く調整される。

従って、吐出圧が所定値より高い範囲では、通路面積が広くなって圧力損失が低減され、圧縮性能が向上する。また、吐出圧が所定値より低い範囲では、通路面積が狭くなって圧力脈動が低下し、騒音が低減される。

このように、本発明の圧縮機は、吐出圧が高い範囲で圧縮性能が向上し、吐出圧が低い範囲で騒音性能が向上する。

請求項２に記載された圧縮機は、単一の流路に設けられた開閉機構によって請求項１の構成と同等の効果が得られると共に、単一の流路上で通路面積を調整することができるこの構成によれば、複数の通路（流路）を用意する必要がないから、本発明をそれだけ低コストで容易に実施することができる。

請求項３に記載された圧縮機は、高圧時用の流路に設けられた開閉機構によって請求項１の構成と同等の効果が得られると共に、低圧時用通路と高圧時用通路とを設けたことにより、この高圧時用通路に通常の逆止弁を配置するだけで、本発明をそれだけ低コストで容易に実施することができる。

請求項４に記載された圧縮機は、本発明の特徴を有する斜板式圧縮機であり、請求項１〜請求項３の構成と同等の効果が得られる。

＜第１実施形態＞
図１〜図３を参照しながら斜板式圧縮機１の説明をする。図１は斜板式圧縮機１の断面図であり、図２及び図３は吐出ポート３周辺の断面図である。また、図１の左方は斜板式圧縮機１の前方である。

斜板式圧縮機１は、駆動軸５と共に回転し、駆動軸５に対する傾斜角を調整可能な斜板７と、斜板７の回転に伴う揺動によって駆動され、冷媒（気体）を圧縮する圧縮機構９とを備え、
吐出口側通路の吐出ポート３側には、吐出圧が所定値より高いと吐出ポート３部分の通路面積を広くし、吐出圧が所定値より低いと吐出ポート３部分の通路面積を狭くする開閉機構１１が設けられており、
開閉機構１１は、吐出ポート３に設けられた低圧時用の流路１３及び高圧時用の流路１５と、吐出圧が所定値より高くなると高圧時用流路１５を開放する逆止弁１７とから構成されている。

次に、斜板式圧縮機１の構造を説明する。

斜板式圧縮機１は、車両用空調装置の冷却システムに用いられており、斜板式圧縮機１によって断熱圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、コンデンサ（凝縮器）で液化し、膨張弁で絞り膨張し、エバポレータ（蒸発器）で冷風を作り出しながら加熱されて気化し、斜板式圧縮機１に戻って断熱圧縮される。

斜板式圧縮機１は、圧縮機ハウジング２１に収容されており、圧縮機ハウジング２１は、フロントハウジング２３と、シリンダブロック２５と、バルブプレート２７と、リヤハウジング２９から構成され、これらは通しボルト３１で一体に固定されている。

フロントハウジング２３には、エンジンの回転が入力する入力プーリがベアリングで支持されており、入力プーリは駆動軸５にスプライン連結されている。また、入力プーリと駆動軸５との間には電磁摩擦クラッチが配置されており、冷却システムをＯＦＦにしたときは入力プーリと駆動軸５とがこの電磁摩擦クラッチによって遮断され、斜板式圧縮機１の回転が停止する。

圧縮機構９は、シリンダブロック２５に周方向等間隔に形成された複数個のシリンダ３３と、これらと係合するピストン３５とで構成されている。フロントハウジング２３とシリンダブロック２５との間にはクランク室３７が形成されている。

リヤハウジング２９には各シリンダ３３と連通する冷媒吸入室３９と冷媒吐出室４１が形成されており、バルブプレート２７と冷媒吸入室３９との間には吸入弁が配置され、バルブプレート２７と冷媒吐出室４１との間には吐出弁が配置されている。冷媒吸入室３９は冷媒流路を介してエバポレータ側に接続され、冷媒吐出室４１は冷媒流路を介してコンデンサ側に接続されている。また、リヤハウジング２９の内部には、コントロールバルブ４３が配置されており、冷媒流路４２，４４を介してそれぞれクランク室３７と冷媒吐出室４１とに連通している。

駆動軸５はニードルベアリング４５，４７によって前後両端部をフロントハウジング２３とシリンダブロック２５にそれぞれ支承され、シリンダブロック２５との間に配置されたスラストベアリング４９は駆動軸５に掛かる後方へのスラスト力を受けている。駆動軸５にはラグ５１が圧入締結連結され、駆動軸５の外周にはスリーブ５３が前後方向摺動自在に取り付けられている。スリーブ５３にはジャーナル５５がピン５７で揺動自在に連結されている。斜板７はジャーナル５５に螺着されており、斜板７は半球状のピストンシュー５９，５９を介して各ピストン３５と揺動自在に連結されている。

ラグ５１とジャーナル５５の各アーム６１，６３はピン６５を介して連結され、ジャーナル５５（斜板７）の揺動角度は、アーム６１に設けられピン６５の移動範囲を制限する長孔６７によって規制される。

入力プーリに入力したエンジンからの回転トルクによって駆動軸５（ラグ５１）が回転すると、この回転はアーム６１，６３とピン６５を介してジャーナル５５（斜板７）に伝達され、斜板７は各ピストンシュー５９と摺動しながら、その傾斜角に応じたストロークで各ピストン３５を軸方向に往復移動させ、各圧縮機構９は各ピストン３５のストロークに応じた量の冷媒を圧縮し、冷媒吐出室４１へ順次吐出する。

スリーブ５３はリターンスプリング６９などによって軸方向に保持されており、コントロールバルブ４３はクランク室３７の圧力と各シリンダ３３の吸入側圧力（冷媒吸入室３９の圧力）との差圧を制御することにより、リターンスプリング６９に抗して斜板７（スリーブ５３とジャーナル５５）を軸方向に移動させる。

斜板７がシリンダブロック２５側に移動すると斜板７の傾斜角（各ピストン３５のストロークと各圧縮機構９の吐出量）が小さくなり、斜板７の傾斜角が零になるとストロークと吐出量が最小になる。また、斜板７がラグ５１側に移動すると傾斜角とストロークが大きくなり、ジャーナル５５がラグ５１と突き当たると傾斜角とストロークと吐出量が最大になる。

図２と図３のように、吐出ポート３はリヤハウジング２９に設けられており、低圧時用の流路１３と高圧時用流路１５は冷媒吐出室４１と吐出ポート３とを連通している。逆止弁１７には、吐出圧が所定値より低い間は吐出圧に抗して逆止弁１７を閉止し、所定値より高くなると開放するコイルばね７１が用いられている。

従って、図２のように、低圧時は高圧時用流路１５が閉止されて通路面積が狭くなり、矢印７３のように、吐出された冷媒は低圧時用流路１３だけを通って吐出ポート３に吐出される。また、図３のように、高圧時は高圧時用流路１５が開放されて通路面積が広くなり、矢印７３と矢印７５のように、吐出された冷媒はそれぞれ低圧時用流路１３と高圧時用流路１５とを通って吐出ポート３に吐出される。

次に、上記のように構成された斜板式圧縮機１の効果を説明する。

斜板式圧縮機１は、開閉機構１１を設けたことにより、吐出圧が所定値より高いと吐出ポート３への通路面積が広くなり、圧力損失が低減して圧縮性能が向上し、吐出圧が所定値より低いと通路面積が狭くなり、圧力脈動が低下して騒音が低減する。

また、吐出圧が低い範囲では、圧力損失も小さく、通路面積を狭くしても圧縮性能の低下は小さい。

このように、圧縮性能の向上効果と騒音の低減効果とが両立している。

また、低圧時用通路１３と高圧時用通路１５とを設けたことにより、高圧時用通路１５に通常の逆止弁１７を配置するだけで、低コストで容易に実施することができる。

＜第２実施形態＞
図４〜図８を参照しながら斜板式圧縮機１０１の説明をする。図４と図６は斜板式圧縮機１０１の吐出ポート３の周辺を示す断面図であり、図５と図７はそれぞれ図４と図６の要部拡大図であり、図８は図７のＡ−Ａ断面図である。なお、以下の説明において、斜板式圧縮機１（第１実施形態）と同一の機能部及び機能部材には同一の符号を付しており、重複する説明文は省略するが、必要に応じて第１実施形態の説明文を参照するものとする。

斜板式圧縮機１０１は、駆動軸５と共に回転し、駆動軸５に対する傾斜角を調整可能な斜板７と、斜板７の回転に伴う揺動によって駆動され、冷媒（気体）を圧縮する圧縮機構９とを備え、
吐出口側通路の吐出ポート３側には、吐出圧が所定値より高いと吐出ポート３部分の通路面積を広くし、吐出圧が所定値より低いと吐出ポート３部分の通路面積を狭くする開閉機構１０３が設けられており、
開閉機構１０３が、吐出ポート３に設けられ吐出された冷媒の全量が流れる単一の流路１０５と、単一の流路１０５に設けられた移動部材１０７及び静止部材１０９と、移動部材１０７と静止部材１０９との間に設けられ、移動部材１０７の移動によって開閉される開口部１１１と、移動部材１０７を付勢するコイルばね１１３（付勢部材）とを有し、吐出圧が所定値より高くなると、この吐出圧により移動部材１０７がコイルばね１１３に抗して移動し、開口部１１１を開放して単一流路１０５の通路面積を広くする。

次に、斜板式圧縮機１０１の構造を説明する。

図５及び図７のように、静止部材１０９は有底の円筒形状部材であり、その外周を流路１０５の内周に固定され、移動部材１０７は有底の円筒形状部材であり、その外周を静止部材１０９の内周に移動自在に配置されている。静止部材１０９にはリテーナ部材１１５が固定されており、コイルばね１１３はリテーナ部材１１５と移動部材１０７との間に配置され、開口部１１１が閉止される方向に移動部材１０７を押圧している。

図８のように、静止部材１０９には円筒状流路１１７と、この円筒状流路１１７と連通する３個のスリット１１９とが周方向等間隔に設けられており、各スリット１１９の冷媒吐出室４１側部分は吐出圧の高低に拘わらず常時開放されている流路１２１になっており、各スリット１１９の吐出ポート３側部分は吐出圧が所定値より高くなると開放される上記の開口部１１１になっている。

図５のように、移動部材１０７には中央の流路１２３と、この流路１２３と静止部材１０９の各スリット１１９とを連通する流路１２５とが設けられている。

吐出圧が所定値より低いと（低圧時）、コイルばね１１３が吐出圧に抗して移動部材１０７を図４と図５の位置に保持し、開口部１１１を閉止することによって通路面積が狭くなり、冷媒は移動部材１０７の流路１２３と流路１２５から各スリット１１９の流路１２１だけを通って円筒状流路１１７に流入し吐出ポート３に吐出される。

また、吐出圧が所定値を超えると（高圧時）、図７のように、高圧の吐出圧を受けた移動部材１０７がコイルばね１１３を撓めて移動し、開口部１１１を開放することによって通路面積が広くなり、冷媒は、各スリット１１９の流路１２１から直接円筒状流路１１７に流入すると共に、移動部材１０７の流路１２３と流路１２５とを通って開口部１１１から円筒状流路１１７に流入し、それぞれ吐出ポート３に吐出される。

次に、上記のように構成された斜板式圧縮機１０１の効果を説明する。

斜板式圧縮機１０１は、開閉機構１０３を設けたことにより、吐出圧が所定値より高いと吐出ポート３への通路面積が広くなり、圧力損失が低減して圧縮性能が向上し、吐出圧が所定値より低いと通路面積が狭くなり、圧力脈動が低下して騒音が低減する。

また、開閉機構１０３により単一の流路１０５上で通路面積を調整できるから、複数の通路（流路）を用意する必要がなく、それだけ低コストで容易に実施することができる。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定解釈されるものではなく、本発明の技術的な範囲内で様々な変更が可能である。

また、本発明は、回転式の圧縮機でも、往復式の圧縮機（各実施形態）と同様な効果が得られる。

また、本発明は、吸入側でも、吐出側（各実施形態）と同様な効果が得られる。

また、本発明では、例えば、複数の通路を設け、必要な通路に逆止弁を設けてこれらを吐出圧で開閉することにより、通路全体の面積を段階的に、あるいは、連続的に増減させてもよい。

図１は第１実施形態の斜板式圧縮機１を示す断面図である。図２は吐出ポート３と開閉機構１１の低圧時の状態を示す断面図である。図３は吐出ポート３と開閉機構１１の高圧時の状態を示す断面図である。図４は第２実施形態において、吐出ポート３と開閉機構１０３の低圧時の状態を示す断面図である。図５は図４の要部拡大図である。図６は第２実施形態において、吐出ポート３と開閉機構１０３の高圧時の状態を示す断面図である。図７は図６の要部拡大図である。図８は図７のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１斜板式圧縮機（圧縮機）
３吐出ポート（吐出口側通路）
５駆動軸
７斜板
９圧縮機構
１１開閉機構
１３低圧時用流路
１５高圧時用流路
１７逆止弁
１０１斜板式圧縮機（圧縮機）
１０３開閉機構
１０５単一の流路
１０７移動部材
１０９静止部材
１１１開口部
１１３コイルばね（付勢部材）

Claims

吸入した気体を圧縮し、吐出口から吐出する圧縮機（１，１０１）であって、
前記吐出口側の通路（３）に、吐出圧が所定値より高いと前記通路（３）の通路面積を広くし、吐出圧が所定値より低いと前記通路（３）の通路面積を狭くするように調整する開閉機構（１１，１０３）を設けたことを特徴とする圧縮機（１，１０１）。
請求項１に記載された発明であって、
前記開閉機構（１０３）が、前記吐出口側の通路（３）に設けられ、吐出された前記気体の全量が流れる単一の流路（１０５）と、前記単一の流路（１０５）に設けられた移動部材（１０７）及び静止部材（１０９）と、前記移動部材（１０７）と静止部材（１０９）との間に設けられ、前記移動部材（１０７）の移動によって開閉される開口部（１１１）と、前記移動部材（１０７）を付勢する付勢部材（１１３）とを有し、前記吐出圧が所定値より高くなると、この吐出圧により前記移動部材（１０７）が前記付勢部材（１１３）に抗して移動し、前記開口部（１１１）を開放して前記単一流路（１０５）の通路面積を広くすることを特徴とする圧縮機（１０１）。
請求項１に記載された発明であって、
前記開閉機構（１１）が、前記吐出口側の通路（３）に設けられた低圧時用の流路（１３）及び高圧時用の流路（１５）と、前記吐出圧が所定値より高くなると前記高圧時用通路（１５）を開放する逆止弁（１７）とからなることを特徴とする圧縮機（１）。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載された発明であって、
駆動軸（５）の回転に伴って回転し、前記駆動軸（５）に対する傾斜角を調整可能な斜板（７）と、前記斜板（７）の回転に伴う揺動によって駆動され、前記気体を圧縮する圧縮機構（９）とを備えたことを特徴とする圧縮機（１，１０１）。