(57)【要約】【課題】マフラーに頼るのではなく、かつ、気筒数を増やすことなく、しかも、圧縮機を大型化することなく、ガス吸入通路構造やガス吐出通路構造に工夫を加えることにより、効率よく脈動を低減可能な圧縮機を提供する。【解決手段】複数気筒のピストン式圧縮機において、各シリンダボアと吸入室または吐出室との間のガス通路を、ガス流れ方向に互いに並列の位置関係にある、通路長の長い通路部分と通路長の短い通路部分とに分けた構造、あるいは、各シリンダボアと吸入室または吐出室との間のガス通路を、ガス流れ方向に互いに並列の位置関係にある２つの通路部分に分けるとともに、一方の通路部分を、隣接するシリンダボアにおける前記２つの通路部分のうちの一方の通路部分に合流させた構造を有する圧縮機。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが往復動自在に挿入された複数のシリンダボアと、各シリンダボアに吸入孔を介して連通する吸入室および吐出孔を介して連通する吐出室を有する圧縮機において、各シリンダボアと前記吸入室または吐出室との間のガス通路を、ガス流れ方向に互いに並列の位置関係にある、通路長の長い通路部分と通路長の短い通路部分とに分けたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
各吸入孔または吐出孔と前記吸入室または吐出室との間に、前記通路長の長い通路部分と通路長の短い通路部分とを有するガス通路室が形成されている、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記ガス通路室内の通路長の長い通路部分と通路長の短い通路部分が、前記ガス通路室と前記吸入室または吐出室とを区画する仕切壁に設けられた連通スリットまたは連通孔により前記吸入室または吐出室にそれぞれ個別に連通されている、請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記ガス通路室内において、前記通路長の長い通路部分と通路長の短い通路部分が、前記吸入孔または吐出孔の周りで部分的に延びる流路変更板により分けられている、請求項２または３に記載の圧縮機。
【請求項５】
ピストンが往復動自在に挿入された複数のシリンダボアと、各シリンダボアに吸入孔を介して連通する吸入室および吐出孔を介して連通する吐出室を有する圧縮機において、各シリンダボアと前記吸入室または吐出室との間のガス通路を、ガス流れ方向に互いに並列の位置関係にある２つの通路部分に分けるとともに、一方の通路部分を、隣接するシリンダボアにおける前記２つの通路部分のうちの一方の通路部分に合流させたことを特徴とする圧縮機。
【請求項６】
各シリンダボアに対し前記吸入孔または吐出孔が２つ設けられており、該２つの吸入孔または吐出孔に連通するガス通路が、隔壁により前記２つの通路部分に分けられている、請求項５に記載の圧縮機。
【請求項７】
各吸入孔または吐出孔と前記吸入室または吐出室との間に、前記一方の通路部分と、該通路部分に合流された、隣接するシリンダボアにおける２つの通路部分のうちの一方の通路部分とを有するガス通路室が形成されている、請求項５または６に記載の圧縮機。
【請求項８】
前記ガス通路室が、該ガス通路室と前記吸入室または吐出室とを区画する仕切壁に設けられた連通スリットまたは連通孔により前記吸入室または吐出室に連通されている、請求項７に記載の圧縮機。
【請求項９】
前記連通スリットまたは連通孔が、互いに隣接するシリンダボアの一方に近い位置に設けられている、請求項８に記載の圧縮機。
【請求項１０】
吸入室および吐出室がシリンダヘッド内に形成されており、その中央部に吸入室が、該吸入室の周囲に吐出室が、それぞれ形成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１１】
吸入室および吐出室がシリンダヘッド内に形成されており、その中央部に吐出室が、該吐出室の周囲に吸入室が、それぞれ形成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１２】
斜板式圧縮機からなる、請求項１〜１１のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１３】
車両空調装置用圧縮機からなる、請求項１〜１２のいずれかに記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン式圧縮機に関し、とくに、圧縮機の脈動低減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のピストン式圧縮機は、例えば図１、図２に示すように構成されている。図１に車両空調装置圧縮機１の一例を示すが、この圧縮機１においては、例えば車両側のエンジンの運転を開始することによりベルトが回り、このベルトと連動している電磁クラッチ２のロータ３も回転する。この状態で空調装置のスイッチを入れた場合、電磁クラッチ２によりアマチュア４とロータ３が吸着して一体となって回転する。これによりクラッチ２と連結された主軸５も回転し、主軸５と一体に回転される斜板６および該斜板６に摺接する一対のシュー７を介して、シリンダブロック８に形成された各シリンダボア９内に挿入されたピストン１０が往復動される。さらに、ピストン１０が往復動することによって、シリンダヘッド１１内の中央部に形成された吸入室１２から、被圧縮流体としての冷媒ガスが、弁板１３に形成された吸入孔１４、開弁された吸入弁１５を介してシリンダボア９内に吸入され、シリンダボア９内で圧縮されたガスが、吐出孔１６、吐出弁１７を介して吐出室１８内に吐出され、そこから吐出ポート１９を通して車両空調システム側へと循環される。なお、２０は、吐出弁１７の開度を規制するリテーナであり、図示例では、シリンダヘッド１１と弁板１３との間に介装されるガスケットと一体に形成されたガスケットリテーナとして構成されている。図２に示す圧縮機２１においては、図１に示した圧縮機１に比べ、シリンダヘッド２２内の中央部に吐出室２３が、その周囲に吸入室２４が形成されている点で異なっており、吸入ポート２５を通して吸入された冷媒ガスが上記同様に圧縮されるようになっている。他の部分の構造は実質的に図１に示した構造と同じであるので、図１と同じ符号を付してある。
【０００３】
上記のようなピストン式圧縮機においては、各シリンダボア内に挿入された各ピストンが順次往復動されることによって圧縮が行われるので、多かれ少なかれ脈動が生じる。このような圧縮機の脈動を防ぐ対策として、吐出室や吸入室を十分に大きく形成することや、シリンダヘッドやシリンダブロックに比較的大きな消音マフラーを設けることが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、シリンダボアの吸入・吐出量が大きければ大きな脈動が生じやすいことから、これを防ぐため気筒数を増やすことで脈動を低減することも提案されている。さらに、シリンダボアへと至るガス通路を、ガス流れ方向にガスが膨縮するような形状に形成することにより、脈動を低減するようにした構造も提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平１０−８９２５１号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、脈動を低減するために大きなマフラーを取り付けると、車両側との干渉の可能性が生じるとともに、圧縮機のコストが増加する。そのため小さいマフラーでも脈動が低減できるようにする必要があるが、小さいマフラーにした場合には十分な効果が得られていない。
【０００６】
また、脈動を下げるためピストンの気筒数を増やすと、コストや組み付け性が大幅に悪化してしまう。したがって、基本的に、従来のまま気筒数を変えずに脈動を下げることが望まれる。
【０００７】
また、特許文献２に記載されているような、ガス通路を、ガス流れ方向にガスが膨縮するような形状に形成する方法では、ガス通路長が長くなり、シリンダヘッド、ひいては圧縮機が大型化するおそれがある。現に特許文献２に示されている構造では、とくに、圧縮機の軸方向寸法が大きくなってしまっている。
【０００８】
本発明の課題は、このような実情に鑑み、基本的にマフラーに頼るのではなく、かつ、気筒数を増やすことなく、しかも、圧縮機を大型化することなく、ガス吸入通路構造やガス吐出通路構造に工夫を加えることにより、効率よく脈動を低減可能な圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機は、ピストンが往復動自在に挿入された複数のシリンダボアと、各シリンダボアに吸入孔を介して連通する吸入室および吐出孔を介して連通する吐出室を有する圧縮機において、各シリンダボアと前記吸入室または吐出室との間のガス通路を、ガス流れ方向に互いに並列の位置関係にある、通路長の長い通路部分と通路長の短い通路部分とに分けたことを特徴とするものからなる（第１の圧縮機構造）。
【００１０】
また、もう一つの本発明に係る圧縮機は、ピストンが往復動自在に挿入された複数のシリンダボアと、各シリンダボアに吸入孔を介して連通する吸入室および吐出孔を介して連通する吐出室を有する圧縮機において、各シリンダボアと前記吸入室または吐出室との間のガス通路を、ガス流れ方向に互いに並列の位置関係にある２つの通路部分に分けるとともに、一方の通路部分を、隣接するシリンダボアにおける前記２つの通路部分のうちの一方の通路部分に合流させたことを特徴とするものからなる（第２の圧縮機構造）。
【００１１】
すなわち、本発明に係る圧縮機は、次のような技術思想に基づいて完成されたものである。圧縮機の脈動は、主としてシリンダ（ピストン）の数や容量に依存しており、シリンダボア内への吸入やシリンダボア内からの吐出によって発生する。そのため、脈動の次成分をみると、気筒数と同じ次成分、通常６次成分や７次成分が脈動の主成分となっている。この主成分を低減することが脈動の低減につながるが、前述した従来の気筒数を増やす方法では、コストアップ等のデメリットが大きい。したがって、本発明では、気筒数を増やさずに、各シリンダで発生しようとしていた大きな脈動がシリンダヘッドを通して直接外部システム側に伝わることを抑制し、それによって脈動のレベルを低減させることを狙いとしている。換言すれば、各シリンダからのガスの吐き出し時もしくは吸い込み時に圧力変動が発生することにより脈動が生じるが、この脈動を直接外部システム側に伝達させるのではなく、各シリンダから冷媒を吐出もしくは吸入する際にシリンダヘッド内でガスを分散させ、分散されたガスが合流されるまでに時間差をもって流れるようにすることで、圧力変動自体を低減させてシステム側へ吐き出す、もしくはシステム側から吸い込むようにすることで、脈動を低減するようにしたものである。
【００１２】
このような脈動低減を実現するために、上記第１の圧縮機構造では、従来一つのガス流れを形成していた、各シリンダボアと吸入室または吐出室との間のガス通路を、ガス流れ方向に互いに並列の位置関係にある、通路長の長い通路部分と通路長の短い通路部分とに分け、通路長の長い通路部分を流れるガス流れと通路長の短い通路部分を流れるガス流れとの間に、合流されるまでに時間差を持たせ、それによってガス流れ全体の圧力変動自体のレベルを低減させ、外部システム側に伝達される脈動を低減するようにしている。
【００１３】
また、上記第２の圧縮機構造では、各シリンダボアと吸入室または吐出室との間のガス通路を、ガス流れ方向に互いに並列の位置関係にある２つの通路部分（この場合、各通路部分間に通路長の差があってもなくてもよい。）に分けるとともに、一方の通路部分を、隣接するシリンダボアにおける上記２つの通路部分のうちの一方の通路部分に合流させることにより、つまり、一つのシリンダボアに関するガス流れの半分を隣接するシリンダボアに関するガス流れ（つまり、時間差を持ったガス流れ）の半分と合流させ、合流されるガス流れ中の圧力変動が時間差を持って（つまり、隣接するシリンダボア間の作動時間差を持って）生じるようにすることにより、合流されるガス流れ全体の圧力変動自体のレベルを低下させ、外部システム側に伝達される脈動を低減するようにしている。
【００１４】
上記第１の圧縮機構造においては、各吸入孔または吐出孔と上記吸入室または吐出室との間に、上記通路長の長い通路部分と通路長の短い通路部分とを有するガス通路室が形成されている形態とすることができる。このガス通路室は、各吸入孔または吐出孔を囲むように形成すればよく、そのガス通路室内に、通路長の長い通路部分（つまり、ガス流れに相対的に長時間を要する通路部分）と通路長の短い通路部分（つまり、ガス流れに相対的に短時間しか要しない通路部分）とが形成されればよい。
【００１５】
また、上記ガス通路室内の通路長の長い通路部分と通路長の短い通路部分が、ガス通路室と吸入室または吐出室とを区画する仕切壁に設けられた連通スリットまたは連通孔により吸入室または吐出室にそれぞれ個別に連通されている形態を採用できる。このような形態においては、通路長の長い通路部分を流れるガス流れと通路長の短い通路部分を流れるガス流れとの間に、確実に時間差を持たせることができ、より確実に脈動を低減することができる。
【００１６】
また、上記ガス通路室内におけるより具体的な構造として、例えば、上記通路長の長い通路部分と通路長の短い通路部分が、吸入孔または吐出孔の周りで部分的に延びる流路変更板により、例えば、湾曲して延びる流路変更板により分けられている構造とすることができる。
【００１７】
上記第２の圧縮機構造においては、各シリンダボアに対し吸入孔または吐出孔が２つ設けられている場合、該２つの吸入孔または吐出孔に連通するガス通路が、隔壁により上記２つの通路部分に分けられている構造とすることができる。
【００１８】
また、各吸入孔または吐出孔と上記吸入室または吐出室との間に、上記一方の通路部分と、該通路部分に合流された、隣接するシリンダボアにおける２つの通路部分のうちの一方の通路部分とを有するガス通路室が形成されている構造とすることができる。
【００１９】
この場合、上記ガス通路室が、該ガス通路室と上記吸入室または吐出室とを区画する仕切壁に設けられた連通スリットまたは連通孔により吸入室または吐出室に連通されている形態を採用できる。このような形態においては、例えば、上記合流させるべき通路部分が確実に合流された後、合流されたガス流れを吐出室へと導くことができるようになる。
【００２０】
このような連通スリットまたは連通孔を設ける位置はとくに限定しないが、例えば、互いに隣接するシリンダボアの一方に近い位置に設けられていると、上記の合流させるべき各ガス流れにおける、合流されるまでの通路長を互いに異ならせることができ、前述の隣接するシリンダボア間の作動時間差による圧力変動低減に、通路長差による圧力変動低減を加えることができ、脈動を一層低減することが可能になる。
【００２１】
上記のような本発明に係る圧縮機の構造は、吸入室および吐出室がシリンダヘッド内に形成されており、その中央部に吸入室が、該吸入室の周囲に吐出室が、それぞれ形成されている圧縮機、中央部に吐出室が、該吐出室の周囲に吸入室が、それぞれ形成されている圧縮機のいずれにも適用可能である。
【００２２】
また、上記のような本発明に係る圧縮機の構造は、複数気筒のピストン式圧縮機であれば適用可能であり、例えば、斜板式圧縮機に好適なものである。
【００２３】
とくに、外部システムへ伝達される脈動を低減することが要求され、それによってノイズの低減が要求される車両空調装置用圧縮機に好適なものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る圧縮機によれば、大きな脈動の発生源となる可能性の高い吸入あるいは吐出ガス流れを適切に並列に分流させた後合流させるようにしたので、個々の分流の圧力変動のレベルを低下させて、ガス流れ全体として脈動を効果的に低減することができる。その結果、マフラーに頼ることなく、かつ、気筒数を増やすことなく、しかも、圧縮機を大型化することなく、単にガス吸入あるいはガス吐出通路構造に改良を加えるだけで、効率よく圧縮機の脈動を低減できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図３〜図５に、本発明の第１実施態様に係る圧縮機３１を示す。この圧縮機３１は、図１に示した圧縮機１と同様の基本構成を有しているので、図１に示した圧縮機１と実質的に同一の構成を有する部位には図１と同一の符号を付すことにより説明を省略する。本実施態様は、７気筒の圧縮機３１の吸入側に対して前述の第１の圧縮機構造を適用したものである（ただし、前述の第１の圧縮機構造は、吐出側に対しても適用可能である）。本実施態様においては、シリンダヘッド３２内の中央部には吸入室３３が形成されており、吸入室３３に吸入ポート３４を通して被圧縮流体（例えば、冷媒ガス）が吸入される。この吸入室３３の周囲には、各吸入孔１４と吸入室３３との間の位置に、各気筒に対応して合計７つのガス通路室３５が形成されており、各ガス通路室３５は、仕切壁３６によって吸入室３３と区画されている。各ガス通路室３５内には、吸入孔１４の周りで部分的に湾曲して延びる流路変更板３７により、各ガス通路室３５内のガス通路が、ガス流れ方向に互いに並列の位置関係にある、通路長の長い通路部分３８と通路長の短い通路部分３９とに分けられている。通路長の長い通路部分３８は、仕切壁３６に設けられた連通スリット４０（または連通孔）を通して吸入室３３に連通され、通路長の短い通路部分３９は、仕切壁３６に設けられた連通スリット４１（または連通孔）を通して吸入室３３に連通されている。吸入ガスは、図４、図５の矢印で示すように流れるが、図４に示すように、通路長の短い通路部分３９における連通スリット４１から吸入孔１４までの距離Ｓ１と、通路長の長い通路部分３８における連通スリット４０から吸入孔１４までの距離Ｓ２とが互いに異なっている。連通スリット４１は、吸入孔１４に比較的近い位置に、連通スリット４０は吸入孔１４から比較的遠い位置に、それぞれ設けられている。
【００２６】
このように構成された圧縮機３１においては、シリンダボア９内の圧力がシリンダヘッド３２の吸入室３３内の圧力よりも下がると、圧力差が生じることにより吸入弁１５が開き、シリンダボア９内へ吸入孔１４を通して被圧縮流体としてのガスが吸入される。このガス吸入に際しては、吸入ガスが、吸入室３３と吸入孔１４との間に位置する各ガス通路室３５内を通り、そのとき、通路長の長い通路部分３８を通るガス流れと通路長の短い通路部分３９を通るガス流れとに並列に分流され、分流された後、合流されて吸入孔１４に至ることになる。各分流成分にも圧力変動はあるが、個々の分流はガス流れ全体に比べ少量となるので、個々の分流に生じる圧力変動の大きさも、分流されない場合に比べて低減される。そして、この低レベルの圧力変動を有する各分流が、上記Ｓ１、Ｓ２の通路長の差を基づき時間差を持って合流されることになるので、低レベルの圧力変動が増幅されることはなく、低レベルのまま維持される。その結果、ガス流れ全体の圧力変動自体のレベルが、分流しない場合に比べて大幅に低減され、外部システム側に伝達される脈動が大幅に低減される。
【００２７】
図６〜図１１に、本発明の第２実施態様に係る圧縮機５１を示す。この圧縮機５１は、図２に示した圧縮機２１と同様の基本構成を有しているので、図２に示した圧縮機２１と実質的に同一の構成を有する部位には図２と同一の符号を付すことにより説明を省略する（ただし、吐出弁用リテーナは、ガスケットリテーナ２０を使用している）。本実施態様は、７気筒の圧縮機５１の吐出側に対して前述の第２の圧縮機構造を適用したものである（ただし、前述の第２の圧縮機構造は、吸入側に対しても適用可能である）。本実施態様においては、シリンダヘッド５２内の中央部には吐出室５３が形成されており、吐出室５３から吐出ポート５４を通して圧縮流体（例えば、冷媒ガス）が吐出される。この吐出室５３の周囲には、気筒数に対応した合計７つのガス通路室５５が形成されており、各ガス通路室５５は、仕切壁５６によって吐出室５３と区画されている。本実施態様においては、各シリンダボア９に対し吐出孔１６が２つづつ設けられており、一方の吐出孔１６に連通するガス通路部分５７と、他方の吐出孔１６に連通するガス通路部分５８とが、隔壁５９によって分けられている。そして、一方のガス通路部分５７が、隣接するシリンダボア９における他方のガス通路部分５８と合流されて、一つのガス通路室５５が形成されている。各ガス通路室５５は、仕切壁５６に設けられた連通スリット６０（または連通孔）を通して吐出室５３に連通されている。本実施態様では、この連通スリット６０は、互いに隣接するシリンダボア９（気筒）のいずれか一方に近い偏った位置に設けられている。吐出ガスは、図７、図８の矢印で示すように流れるが、図７に示すように、各ガス通路室５５内における一方の吐出孔１６から連通スリット６０までの距離Ｓ３と、他方の吐出孔１６から連通スリット６０までの距離Ｓ４とは互いに異なっている。なお、本実施態様における弁板１３、吐出弁１７、吸入弁１５の形状を、図９〜図１１にそれぞれ示す。
【００２８】
このように構成された圧縮機５１においては、シリンダボア９内の圧力がシリンダヘッド５２内の吐出室５３内の圧力より上がると、圧力差により吐出弁１７が開く。これによりシリンダボア９内で圧縮されたガスが弁板１３の吐出孔１６を通してシリンダヘッド５２内に流れ込む。この時、各シリンダボア９に対し２枚設けられている吐出弁１７は同時に開くが、各吐出孔１６から吐出されたガスは、隔壁５９によって並列に分けられた各ガス通路部分５７、５８を通して、隣接する互いに異なるガス通路室５５内へと流れる。一つのガス通路室５５内では、互いに隣接するシリンダボア９からの分流されたガス流れが合流することになり、互いに隣接するシリンダボア９における作動タイミングのずれにより、合流されるべきガス流れにも時間差が持たされる。分流されたガス流れ成分は、分流されない場合に比べ少量であり、ガス流れ自体の圧力変動は低く抑えられ、圧力変動が低く抑えられた分流成分が時間差を持って合流されるので、圧力変動が増幅されることはなく、低レベルのまま維持される。その結果、ガス流れ全体の圧力変動自体のレベルが、分流しない場合に比べて大幅に低減され、外部システム側に伝達される脈動が大幅に低減される。さらに、各分流における吐出孔１６から連通スリット６０までの距離Ｓ３、Ｓ４が異なっているので、合流のタイミングが脈動低減にとってより適切なタイミングとされるとともに、２つの分流が連通スリット６０を通して時間差を持って吐出室５３に流入することになり、圧力変動、脈動のレベルが一層低減されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る圧縮機の構造は、複数気筒のあらゆるピストン式圧縮機に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の圧縮機の縦断面図である。
【図２】従来の別の圧縮機の縦断面図である。
【図３】本発明の第１実施態様に係る圧縮機の縦断面図である。
【図４】図３の圧縮機のシリンダヘッド部の横断面図である。
【図５】図４のＦ−Ｇ−Ｈ線に沿うシリンダヘッド部の縦断面図である。
【図６】本発明の第２実施態様に係る圧縮機の縦断面図である。
【図７】図６の圧縮機のシリンダヘッド部の横断面図である。
【図８】図７のＱ−Ｒ−Ｓ線に沿うシリンダヘッド部の縦断面図である。
【図９】図６の圧縮機の弁板の平面図である。
【図１０】図６の圧縮機の吐出弁の平面図である。
【図１１】図６の圧縮機の吸入弁の平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
２  電磁クラッチ
３  ロータ
４  アマチュア
５  主軸
６  斜板
７  シュー
８  シリンダブロック
９  シリンダボア
１０  ピストン
１３  弁板
１４  吸入孔
１５  吸入弁
１６  吐出孔
１７  吐出弁
２０  ガスケットリテーナ
３１  圧縮機
３２  シリンダヘッド
３３  吸入室
３４  吸入ポート
３５  ガス通路室
３６  仕切壁
３７  流路変更板
３８  通路長の長い通路部分
３９  通路長の短い通路部分
４０、４１  連通スリット
５１  圧縮機
５２  シリンダヘッド
５３  吐出室
５４  吐出ポート
５５  ガス通路室
５６  仕切壁
５７  一方の吐出孔に連通するガス通路部分
５８  他方の吐出孔に連通するガス通路部分
５９  隔壁
６０  連通スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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