(57)【要約】【課題】一層効率的な圧力脈動減衰を提供すると共に安価に製造可能な車両用空調ユニットの消音器を備えた冷媒コンプレッサを提案する。【解決手段】冷媒コンプレッサ（１）は、斜板／回動リング、吸込み側、及び加圧側を有する。ケーシング（２）内の消音器（８）は、少なくとも２つの開口部（９）を備えた仕切り壁（７）を有する。仕切り壁（７）は、入口チャネル（３）の一体部品であり入口チャンバ（４）の方へ向けられる。開口部（９）は、入口チャネルと入口チャンバとの間における低圧側冷媒の流れ結合を可能にする。仕切り壁（７）は、出口チャネル（６）の一体部品であり出口チャンバ（５）の方へ向けられ、開口部（９）は、出口チャンバ（５）と出口チャネル（６）との間における高圧側冷媒の流れ結合を可能にする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に用いられる空調ユニット用の消音器を装備した冷媒コンプレッサ（１）であって、少なくとも、前記冷媒コンプレッサ（１）のケーシング（２）内に回転自在に支持されていて、シリンダ本体内に配置された軸方向に動くピストンを駆動する斜板／回動リング、入口チャネル（３）及び入口チャンバ（４）を備えた吸込み側、並びに出口チャネル（６）及び出口チャンバ（５）を備えた加圧側を有し、前記ケーシング（２）内には消音器（８）が設けられている、冷媒コンプレッサにおいて、前記消音器（８）は、少なくとも２つの開口部（９）を備えた仕切り壁（７）を有し、
ａ）前記仕切り壁（７）は、前記入口チャネル（３）の一体部品として構成されると共に前記入口チャンバ（４）の方へ差し向けられ、前記開口部（９）は、前記入口チャネル（３）と前記入口チャンバ（４）との間における低圧側冷媒の流れ結合を可能にし、及び／又は、
ｂ）前記仕切り壁（７）は、前記出口チャネル（６）の一体部品として構成されると共に前記出口チャンバ（５）の方へ差し向けられ、前記開口部（９）は、前記出口チャンバ（５）と前記出口チャネル（６）との間における高圧側冷媒の流れ結合を可能にすることを特徴とする冷媒コンプレッサ。
【請求項２】
前記仕切り壁（７）は、その断面が湾曲した状態で、例えば、半円形に設計され、前記仕切り壁に設けられている前記開口部（１０）は、互いに平行であり且つ前記入口チャネル（３）への前記冷媒の流入方向に直角に又は前記出口チャネル（６）からの前記冷媒の流出方向に直角に延びている請求項１記載の冷媒コンプレッサ（１）。
【請求項３】
前記仕切り壁（７）に設けられた前記開口部（９）の全ての流れ断面積の和は、前記入口チャネル（３）又は前記出口チャネル（６）のそれぞれの流れ断面積よりも小さい請求項１又は２記載の冷媒コンプレッサ（１）。
【請求項４】
前記仕切り壁（７）に設けられた前記開口部（９）の全ての流れ断面積の和は、前記入口チャネル（３）又は前記出口チャネル（６）のそれぞれの流れ断面積の約０．３〜０．７である請求項３記載の冷媒コンプレッサ（１）。
【請求項５】
前記開口部（９）の流れ断面積は、前記仕切り壁（７）の前記開口部（９）の位置に応じて様々であり、前記冷媒の長い流路内に配置されている前記開口部（９）は、圧力損失を補償するために大きな流れ断面積を有するよう設計されている請求項１乃至４の何れか１項に記載の冷媒コンプレッサ（１）。
【請求項６】
円形断面とは異なる流れ断面を有する前記開口部（９）に関し、円直径に代えて水力直径が設定されている請求項１乃至５の何れか１項に記載の冷媒コンプレッサ（１）。
【請求項７】
前記仕切り壁（７）には５つの開口部（９）が設けられ、各開口部（９）は、３ｍｍの円直径を有する請求項１乃至６の何れか１項に記載の冷媒コンプレッサ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載された車両に用いられる空調ユニット用の消音器を備えた冷媒コンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両では、この前文に記載された消音器が、騒音、特に圧力脈動により引き起こされる騒音を抑えるために用いられている。コンプレッサ内における冷媒、例えばＣＯ2の圧縮のプロセスにより、圧力脈動が生じ、かかる圧力脈動が、コンプレッサの入口及び出口を介して空調ユニットに伝達される場合がある。圧力脈動は、車両乗員により車両内部において望ましくない騒音として知覚される場合がある。
【０００３】
実際、この騒音を減少させる種々の構造が用いられており、かかる構造は、コンプレッサの内外の圧力脈動を減衰させる。
【０００４】
先行技術において、独国特許出願公開第４３４２２９９号明細書が知られており、ここでは、車両の空調ユニット用の冷媒コンプレッサが開示されている。このコンプレッサは、シリンダ本体内に配置された軸方向に動くピストンを備える斜板、吸い込みチャネル及び入口弁を備えた吸引側、及び出口弁を備えた高圧側を有している。この発明は、コンプレッサにおいて、吸い込みチャネル及びこの中に配置されたディフューザインサートを有する減衰装置が配置されていることを特徴としている。ディフューザインサートは、その一部分に関し、流入パイプ連結部を有し、次に、閉鎖フェースを備えたパイプ及び穴を備えたパイプジャケットを有している。これらの穴は、吸い込みチャネルと流入パイプ連結部との間の流れ結合を生じさせる。この発明の欠点は、ディフューザが別々に製造されなければならないインサートとして構成されていることにあり、これにより、製造費が増大すると共に場合によっては吸い込み又は加圧連結部の密封領域に不正確な流れが生じる。
【０００５】
独国特許出願公開第１００１１０２３号明細書は、コンプレッサの加圧出口に連結可能な消音器を開示している。この発明は、底壁と頂壁との間に仕切り壁が配置され、この仕切り壁は、ケーシングの内部を流入チャンバと流出チャンバに分割していることを特徴としている。この仕切り壁は、数個の小穴を備えた通過ゾーンを有している。仕切り壁と平行に見て、通過ゾーンは、流入開口部及び流出開口部に対して距離を置いて位置し、これら開口部は、各場合において仕切り壁に平行な本管内で、コンプレッサにより送り出されたガス媒体が流入開口部から流入チャンバを通って通過ゾーンに至り、ここから流出チャンバを通って流出開口部に至るような仕方で配置されている。この発明の特定の欠点は、消音器が外部部品として構成され、それにより、一般に、コンプレッサの組み立てスペースが拡大するということにある。加うるに、消音器は、コンプレッサの加圧側でしか使用できない。
【０００６】
さらに、米国特許第３，５７７，８９１号明細書から、前文に記載された斜板式コンプレッサが知られており、この斜板式コンプレッサは、高圧側に設けられた消音器を備えている。この消音器は、パイプが入り込む静め（stilling）チャンバを有し、このパイプは、別個の部品として構成されていて、冷媒用の穴を備えている。このパイプは、高圧チャネルの一部内に配置されている。この発明の欠点は、第１に、別個の部品として構成されたパイプが製造費を増大させ、第２に、消音器は斜板式コンプレッサの吸い込み側でしか使えないということにある。
【０００７】
さらに、欧州特許出願公開第１２７０９４５号明細書が知られており、ここでは、圧力脈動減衰用の構造体を備えたコンプレッサが開示されている。この構造体は、互いに対して距離を置いていて、出口チャンバを出口に連結する２つの穴を有している。両方の穴相互間の規定された距離に起因して、２つの圧力波が、対応の振幅で生じ、これらの波の重ね合わせの結果として、振幅が減少した圧力波が生じ、それ故、圧力脈動の消音が得られる。この発明は、ＣＯ2を利用できる冷媒コンプレッサにより生じた圧力脈動を十分には減衰させることができないという欠点を有している。
【０００８】
本発明の目的は、一層効率的な圧力脈動減衰を提供すると共に安価に製造可能な車両用空調ユニットの消音器を備えた冷媒コンプレッサを提案することにある。
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第４３４２２９９号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００１１０２３号明細書
【特許文献３】米国特許第３，５７７，８９１号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第１２７０９４５号明細書
【発明の開示】
【００１０】
本発明の技術的特徴によれば、車両に用いられる空調ユニット用の消音器を装備した冷媒コンプレッサは、少なくとも、冷媒コンプレッサのケーシング内に回転自在に支持されていて、シリンダ本体内に配置された軸方向に動くピストンを駆動する斜板／回動リング、入口チャネル及び入口チャンバを備えた吸込み側、並びに出口チャネル及び出口チャンバを備えた加圧側を有する。本発明によれば、ケーシング内には消音器が設けられ、消音器は、少なくとも２つの開口部を備えた仕切り壁を有する。一方において、仕切り壁は、入口チャネルの一体部品として構成されると共に入口チャンバの方へ差し向けられ、開口部は、入口チャネルと入口チャンバとの間における低圧側冷媒の流れ結合を可能にする。他方において、仕切り壁は、出口チャネルの一体部品として構成されると共に出口チャンバの方へ差し向けられるのが良く、開口部は、出口チャンバと出口チャネルとの間における高圧側冷媒の流れ結合を可能にする。ＣＯ2は、本発明の冷媒コンプレッサにとって好ましい冷媒であり、一般に、車両用空調ユニットに必要な高い系統圧力に起因して従来の冷媒よりも強烈な圧力脈動を引き起こす。この観点から、ＣＯ2を使用することができる冷媒コンプレッサの圧力脈動減衰は、かなり重要である。本発明の本質的な利点は、消音器の設計が複雑であること、消音器の仕切り壁がケーシングの一体部品として構成されていること、それ故、先行技術と比較して、ケーシングと共に一プロセスステップでかなり費用効果良く製造できるということにある。さらに、消音器にはその仕切り壁が一体なので高い系統圧力を注入できる。入口チャネルの一体部品且つ出口チャネルの一体部品としての仕切り壁、及びかくしてケーシングは、その断面が湾曲した状態に、例えば半円形に設計され、湾曲した壁に設けられている開口部は、互いに平行に延びる。開口部の長手方向軸線は、入口チャネル内への冷媒の流入方向に直角に且つ出口チャネルからの冷媒の流出方向に直角に延びる。本発明によれば、入口チャンバ及び出口チャンバの方へそれぞれ差し向けられた入口チャネルのフェース及び出口チャネルのフェースは、媒体を通さないように閉鎖されている。本発明における開口部は、規定された流れ断面を備える工場加工の穴又は毛管であることを意味している。効果的な圧力脈動は、流れを部分流れに分割するやり方を利用した設計により達成され、仕切り壁の全ての開口部の流れ断面積の和は、入口チャネルの流れ断面積又は出口チャネルの流れ断面積よりも小さい。このことは、流体力学の原理によれば、全冷媒圧の流体動力学的圧力部分と流体静力学的圧力部分は、交互になることを意味している。冷媒コンプレッサの吸い込み側では、入口チャネルと比較して仕切り壁の開口部に達成される断面積の減少により、冷媒の流体動力学的圧力が増大すると共に流体静力学的圧力が減少する。冷媒が仕切り壁の開口部から流出して入口チャンバ内に流入すると、流体動力学的圧力部分と流体静力学的圧力部分は、断面積の拡大により変化する。冷媒コンプレッサの加圧側では、開口部に得られる断面積の減少により冷媒の流体動力学的圧力が増大すると共に流体静力学的圧力が減少するので同一の効果が達成される。高圧���態にある冷媒が開口部から流出して出口チャネルに流入すると、全冷媒圧の流体動力学的圧力部分と流体静力学的圧力部分は、再び変化する。本発明の好ましい実施形態では、仕切り壁に設けられた全ての開口部の流れ断面積の和は、入口チャネルの流れ断面積又は出口チャネルの流れ断面積の約０．３〜０．７である。これは、実験により調べられたが、その結果の示すところによれば、仕切り壁に設けられた全ての開口部の流れ断面積の和が小さいと、圧力脈動減衰度が向上した。より一般に言えば、入口チャネルの流れ断面積又は出口チャネルの流れ断面積は、常に、仕切り壁に設けられた全ての開口部の流れ断面積の和の倍数である。仕切り壁の開口部の最小数は、２であり、これよりも多くの数の開口部は、圧力脈動減衰度を向上させるのに役立つ。
【００１１】
本発明によれば、冷媒の流れに関する断面積の特定の減少の結果として、圧力脈動減衰度が増大し、かくして、車両の内部において知覚可能な騒音が減少するが、圧力損失が高くなる。したがって、これら相互依存パラメータは、冷媒の臨界圧力損失を超えることがないように設定され、即ち、本発明によれば、これらのパラメータは、ちょうど許容可能な圧力損失で最大の圧力脈動減衰度が得られるようこれらパラメータを最適化する目的で設定される。
【００１２】
可能な限り高い冷媒質量流用を保証するため、即ち、流れ損失を回避するため、吸い込み側仕切り壁又は加圧側仕切り壁の開口部は、好ましくは、仕切り壁に設けられた開口部の位置に応じて互いに異なる断面積を有する。冷媒の長い流路内に配置されている開口部は、圧力損失を補償するために大きな流れ断面積を有するよう設計されている。本発明によれば、ケーシングの一体仕切り壁に数個の穴を設けること又は流れを幾つかの流路に分割することにより、通常、たった１つの開口部と比較して、理論的には高い流れ損失が生じる。本発明の特に有利な実施形態では、冷媒の流れ圧力損失のこの理論的な増大を減少させるには、開口部の長手軸線を入口チャネル内への冷媒の流入方向に直角ではないように又は出口チャネルからの冷媒の流出方向には直角ではないように延ばすが、好ましくは、入口チャネルの長手方向軸線又は出口チャネルの長手方向軸線に対して湾曲した又は傾斜した状態で流れるようにする。本発明の技術的思想により、仕切り壁の開口部は、円形、長円形、又は角張った断面を有するよう設計されるのが良い。円形断面とは異なる流れ断面を持つ開口部の場合、公式ｄhyd＝４Ａ／Ｕに従って設定される水力直径は、寸法決めのために用いられる。
【００１３】
実験の示すところによれば、ＣＯ2が例外として用いられる場合、効率的な圧力脈動減衰は、仕切り壁に設けられた５つの開口部により達成され、これら開口部は各々、３ｍｍの円直径を有する。
【００１４】
先行技術と比較した本発明の顕著な利点及び特徴は、本質的には次の通りである。
−流れが幾つかの部分流に分割されること。
−全冷媒圧の流体動力学的圧力部分と流体静力学的圧力部分の多数の交換により、圧力波の反射が生じ、それ故、冷媒の圧力脈動の効率的な減少が得られ、それ故、知覚される動作上の騒音が少なくなる。
−入口チャネルと入口チャンバとの間の吸い込み側と出口チャンバと出口チャネルとの間の加圧側の両方に仕切り壁が任意的に配置されること。
−一体仕切り壁によりコンプレッサケーシングの高い圧力導入性が得られること。
−機能的統合により冷媒コンプレッサにより必要とされるスペースが少なくなるので、冷媒コンプレッサを狭いエンジン設置空間内に使用することができる。
−仕切り壁がケーシングの一体部分なので材料及び製造上の受容が低くなるので製造費が減少する。
【００１５】
本発明の目的及び利点は、添付の図面を参照して考慮すると、例示であって非限定的な好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、先行技術の冷媒コンプレッサ１の略図である。冷媒コンプレッサ１は、ケーシング２、断面が円形の入口チャンバ４に通じる入口チャネル３、入口チャンバ４を包囲する断面が環状の出口チャンバ５、及び圧縮冷媒の流れ方向において出口チャンバ５の次に配置された出口チャネル６を有している。図１に明確に示されているように、入口チャネル３は、出口チャンバ５を貫通して延び、入口チャンバ３の断面は、その遠位端部相互間では変化しておらず、それにより、引き込まれた冷媒は、フェース側開口部を通過し又は入口チャネル３の全自由流れ断面を通過しなければ入口チャンバ４に流入することができない。また、出口チャネル６は、その断面がその遠位端部相互間では全く変化しない状態で延びて出口チャンバ５から出口チャネル６に流入する冷媒は、加速されもせず、減速されもしないようになっている。というのは、たった１つのフェース側開口部しかなく又は出口チャネル６の自由流れ断面しかないからである。引き込まれた冷媒と圧縮された冷媒の両方は、入口チャネル３の長手方向軸線の方向で入口チャンバ４に流入し、出口チャネル６の長手方向軸線の方向で出口チャンバ５から流出する。
【００１７】
図２は、吸い込み側に設けられた仕切り壁７の穴として構成された開口部９を備える第１の実施形態としての冷媒コンプレッサ１の略図である。冷媒コンプレッサ１の基本構造は、図１の基本構造と一致している。本発明によれば、冷媒コンプレッサ１は、消音器８を備え、この消音器は、冷媒コンプレッサ１の吸引側に配置されている。消音器８は、仕切り壁７を有し、この仕切り壁は、入口チャネル３の、かくして、ケーシング２の一体部品として構成されている。入口チャンバ４は、環状出口チャンバ５を貫通した第１の遠位端部から入口チャンバ４内で終端した第２の遠位端部まで延びている。入口チャンバ４内で終端した第２の遠位端部の付近に、仕切り壁７は、流入冷媒のための穴として構成された７つの開口部９を有し、これら開口部９は、２つの列をなして設けられている。入口チャネル３の第２の遠位端部、即ち、入口チャンバ４内で終端した遠位端部は、媒体を通さないよう閉鎖されたフェース側部を有している。全ての開口部９は、流体動力学的理由で互いに等間隔を置いて配置されている。これが意味することは、列の隣り合う開口部９と互いに上下に配置された２つの列の隣り合う開口部９の両方は、互いに等距離を置いているということである。冷媒の流れ方向に関する本質的な違いは、互いに平行に入口チャネル３の長手方向軸線に直角に延びる開口部９の位置に起因していると推定される。これは、流れ方向が入口チャネル３内で約９０°変化していることを意味し、その結果、必然的に流れ圧力の損失が生じる。しかしながら、このような回避できない流れ圧力損失は、多数の開口部９によって補償される。開口部９の数及び断面積は、例えば仕切り壁７に設けられた全ての穴の流れ断面積の和が入口チャネル３の流れ断面積の０．５倍に等しいことを条件として結果的に得られる。これとは対照的に、出口チャネル６は、出口チャネル６の長手方向軸線の方向に整列した穴として構成されているたった１つの開口部９を有する。この開口部９は、出口チャネル６のフェースにより形成され、このフェースは、出口チャンバ５の方向に開いている。
【００１８】
全体として、図３に示された本発明の冷媒コンプレッサ１の第２の実施形態は、図２の冷媒コンプレッサに対応しているが、圧力脈動減衰のための消音器８が冷媒コンプレッサ１の加圧側に配置されている点において異なっている。この場合、消音器８は、出口チャネル６、及びかくしてケーシング２の一体部品として構成された仕切り壁７を更に有している。仕切り壁７内において、出口チャンバ５の付近に、穴として構成された５つの開口部９が、互いに平行に整列した状態で且つ互いに等距離を置いた状態で配置されている。出口チャンバ５と出口チャネル６との間の圧縮冷媒の流れ結合は、これら開口部９を介して達成される。しかしながら、環状出口チャンバ５を貫通して延びる入口チャネル３は、正確に入口チャネル３の断面に一致したたった１つの開口部９を有している。入口チャンバ４の方へ差し向けられた入口チャネル３のフェースと出口チャンバ５の方へ差し向けられた出口チャネル６のフェースの両方は、媒体を通さないよう閉鎖されている。加圧側に設けられた消音器８の仕切り壁７の開口部９及び同様に入口チャンバ４内に通じる入口チャネル３の単一の開口部９は、冷媒コンプレッサ１内への冷媒の流入方向に直角であり且つ冷媒コンプレッサ１からの冷媒の流出方向にも直角であるように構成されている。したがって、少なくとも入口チャンバ４内への流入時及び圧力増大に続く出口チャネル６内への流入時において冷媒には方向の変化が与えられる。
【００１９】
本発明の技術的思想の方針は、冷媒コンプレッサ１の入口チャネル３と出口チャネル６の両方が、開口部９を備えた仕切り壁７を有する消音器８を装備する場合であっても通用する。
【００２０】
図４は、本発明の冷媒コンプレッサ１を斜視図で示している。この図は、消音器８の方向で冷媒コンプレッサ１の入口チャネル４から見たものであり、消音器は、穴として構成された５つの開口部９を有する仕切り壁７を備えている。入口チャネル３に対して入口チャンバ４を制限する仕切り壁７は、円筒形入口チャネル３、したがって、冷媒コンプレッサ１のケーシング２の一部である。穴として構成された開口部９は、互いに上下に位置する２つの列の状態に配置され、各開口部は、円形の断面を有している。入口チャネル３と入口チャンバ４との間の引き込み冷媒の流れ結合は、これらの開口部９によって保証される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】先行技術の冷媒コンプレッサの略図である。
【図２】仕切り壁に吸い込み側開口部を備えた冷媒コンプレッサの第１の実施形態の略図である。
【図３】仕切り壁に加圧形開口部を備えた冷媒コンプレッサの第２の実施形態の略図である。
【図４】入口チャネル及び入口チャンバを備えた冷媒コンプレッサの斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  冷媒コンプレッサ
２  ケーシング
３  入口チャネル
４  入口チャンバ
５  出口チャンバ
６  出口チャネル
７  仕切り壁
８  消音器
９  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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