(57)【要約】【課題】  吸入弁の開弁時における吸入脈動を抑え、且つ、圧力損失を減少させることができる車両用空調装置の圧縮機を提供する。【解決手段】  圧縮機(2)は、冷媒としてＨＦＣ−１３４ａよりも密度の小さなＨＦＣ−１５２ａを使用し、冷媒にＨＦＣ−１５２ａを使用した場合に要求されるリセス(53)の長さが、冷媒にＨＦＣ−１３４ａを使用した場合に要求されるリセスの長さに比べて短くされ、且つ、吸入弁(54)を、吸入室側と圧縮室側との間の圧力損失を低減させる形状に構成させる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍回路の冷媒循環経路に介挿され、吸入室からの冷媒の吸入工程及び圧縮工程を圧縮室にて実行し、吐出ポートを介して前記圧縮室からの高圧の圧縮冷媒を吐出室に向けて吐出して前記冷媒循環経路に供給する車両用空調装置の圧縮機において、
該圧縮機は、ハウジングと、該ハウジング内に形成され、前記圧縮室を備えたシリンダボアと、該シリンダボア内を往復運動するピストンと、前記吸入室と前記圧縮室とを連通する吸入ポートと、該吸入ポートを開閉させる吸入弁と、前記ハウジング内に形成され、前記吸入弁の開弁時に該吸入弁の先端部に当接してその開度を規制するリセスとを含み、
前記冷媒としてＨＦＣ−１３４ａよりも密度の小さなＨＦＣ−１５２ａを使用し、
前記冷媒にＨＦＣ−１５２ａを使用した場合に要求される前記リセスの長さが、前記冷媒にＨＦＣ−１３４ａを使用した場合に要求されるリセスの長さに比べて短くされ、且つ、前記吸入弁を、前記吸入室側と前記圧縮室側との間の圧力損失を低減させる形状に構成させることを特徴とする車両用空調装置の圧縮機。
【請求項２】
前記吸入弁は、前記先端部から延出され、前記シリンダボアの内周形状に相似した弁体を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置の圧縮機。
【請求項３】
前記吸入弁は、前記先端部から延出され、可撓性を有する２つの腕部と、該腕部の間に前記吐出ポートに対峙する空洞部とを有する弁体を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置の圧縮機。
【請求項４】
前記シリンダボアは、前記ハウジングの周方向に等間隔を存して配置され、
前記吸入弁は、前記シリンダボアの各々に対応して配置される弁体を備え、該各弁体が前記ハウジングの中央側のみで連結されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用空調装置の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置の冷凍回路に組込まれる圧縮機に係り、詳しくは、代替冷媒ＨＦＣ−１５２ａの使用に好適な車両用空調装置の圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧縮機は冷凍回路の冷媒循環経路に介挿されており、冷媒の吸入工程及び圧縮工程を圧縮室にて実行し、高圧の圧縮冷媒を圧縮室から吐出室に向けて冷媒循環経路に供給している。
そして、冷媒の吸入工程では吸入弁が開弁されるが、その開度はハウジング内に形成されたリセスとの当接によって規制されている（特許文献１）。これにより、吸入弁の自励振動が抑えられ、吸入脈動を防止する。
【特許文献１】実開平４−３０２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記循環経路内を循環する冷媒については、地球環境を考慮する観点から現行冷媒ＨＦＣ−１３４ａの代替冷媒として、ＨＦＣ−１５２ａを初めとする各種の可燃性冷媒の検討がなされている。例えば、このＨＦＣ−１５２ａでは地球温暖化係数（ＧＷＰ）がＨＦＣ−１３４ａよりも特に低く、環境負荷の低減に貢献する。
しかしながら、この代替冷媒ＨＦＣ−１５２ａは、現行冷媒ＨＦＣ−１３４ａに比して密度が小さいとの特性を有しており、この特性の違いに伴う問題がある。
【０００４】
すなわち、密度の小さな代替冷媒ＨＦＣ−１５２ａでは、循環する冷媒の流量が現行冷媒ＨＦＣ−１３４ａの約６０％程度に少なくなることから、現行のリセスの長さでは吸入脈動が生じ易くなる。
この場合に、従来の如くリセスの長さを可変に設定することも考えられるが、リセスの長さを単に変更するのみでは、吸入室側と圧縮室側との間の圧力損失が増加するとの問題がある。換言すれば、リセスの長さを短くすると、吸入弁が開弁しても多くの冷媒を吸い込むことができず、体積効率の低下を招くことになる。
【０００５】
また、この問題の解決にあたり、代替冷媒ＨＦＣ−１５２ａは、現行冷媒ＨＦＣ−１３４ａに比して吐出ガスの温度が約２０℃程度高くなるとの特性を有する点にも留意しなければならない。この吐出ガスの温度の上昇は圧縮室の高温化を引き起こすものとして懸念されるからである。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、吸入弁の開弁時における吸入脈動を抑え、且つ、圧力損失を減少させることができる車両用空調装置の圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の車両用空調装置の圧縮機は、冷凍回路の冷媒循環経路に介挿され、吸入室からの冷媒の吸入工程及び圧縮工程を圧縮室にて実行し、吐出ポートを介して圧縮室からの高圧の圧縮冷媒を吐出室に向けて吐出して冷媒循環経路に供給する車両用空調装置の圧縮機であって、圧縮機は、ハウジングと、ハウジング内に形成され、圧縮室を備えたシリンダボアと、シリンダボア内を往復運動するピストンと、吸入室と圧縮室とを連通する吸入ポートと、吸入ポートを開閉させる吸入弁と、ハウジング内に形成され、吸入弁の開弁時に吸入弁の先端部に当接してその開度を規制するリセスとを含み、冷媒としてＨＦＣ−１３４ａよりも密度の小さなＨＦＣ−１５２ａを使用し、冷媒にＨＦＣ−１５２ａを使用した場合に要求されるリセスの長さが、冷媒にＨＦＣ−１３４ａを使用した場合に要求されるリセスの長さに比べて短くされ、且つ、吸入弁を、吸入室側と圧縮室側との間の圧力損失を低減させる形状に構成させることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の発明では、吸入弁は、先端部から延出され、シリンダボアの内周形状に相似した弁体を備えることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、吸入弁は、先端部から延出され、可撓性を有する２つの腕部と、腕部の間に吐出ポートに対峙する空洞部とを有する弁体を備えることを特徴としている。
【０００８】
更にまた、請求項４記載の発明では、シリンダボアは、ハウジングの周方向に等間隔を存して配置され、吸入弁は、シリンダボアの各々に対応して配置される弁体を備え、各弁体がハウジングの中央側のみで連結されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、代替冷媒として使用されるＨＦＣ−１５２ａの密度が現行冷媒ＨＦＣ−１３４ａよりも小さいことに着目したものである。そして、請求項１記載の本発明の車両用空調装置の圧縮機によれば、リセスの長さが短くされており、吸入弁とリセスとが容易に接触可能となって、吸入弁の開弁時における吸入脈動が抑えられる。
一方、リセスの長さの短縮化は吸入弁の撓み量を小さくさせることになる。これでは、吸入弁前後の圧力損失が増えて吸入弁の開弁によっても多くの冷媒を吸い込めず、体積効率の低下が懸念されることになるが、本発明の如く吸入弁を圧力損失の少ない形状にして解消する。
【００１０】
また、請求項２記載の発明によれば、弁体がシリンダボアの内周形状に沿って構成されるので、このシリンダボア内のうち、吐出ポートの開口に直接には連通しないデッドボリューム、すなわち、吐出されない冷媒が溜まる領域を減らしている。よって、過圧縮される冷媒を減らして吸入弁の加熱を防止する。この結果、冷媒の密度が小さくなって体積効率が向上し、吸入弁の前後の圧力損失が減少する。この吸入弁の形状は、吐出ガスが高いとの特性を有する代替冷媒ＨＦＣ−１５２ａでは特に有効となる。
【００１１】
更に、請求項３記載の発明によれば、２つの腕部の間に空洞部を備え、これら腕部が可撓性を有することから、冷媒吸入の際の抵抗が小さくなる。この結果、吸入弁の能力が向上して体積効率が向上し、吸入弁の前後の圧力損失が減少する。
更にまた、請求項４記載の発明によれば、吸入弁の弁体がハウジングの中央側で連結され、ハウジングの外周側では連結されていないので、吸入弁を形成する材料が少なくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るカーエアコン用の斜板型圧縮機を示す。
当該圧縮機２はシリンダブロック（ハウジング）６を備え、このシリンダブロック６の一端側にはクランクケース４が、他端側にはシリンダヘッド８が備えられ、これらクランクケース４及びシリンダヘッド８は、シリンダブロック６を貫通する連結ボルトにより連結されている。
【００１３】
クランクケース４内にはその中央に駆動軸１０が配置され、この駆動軸１０の一端側はクランクケース４を貫通し、軸受１２を介してクランクケース４に回転自在に支持されている。一方、駆動軸１０の他端はシリンダブロック６の中央に貫通して形成された中央孔１４に進入し、軸受１６を介してシリンダブロック６に回転自在に支持されている。
駆動軸１０の一端は駆動プーリ１８に電磁クラッチ２０を介して連結可能となっており、電磁クラッチ２０は駆動プーリ１８に内蔵されている。駆動プーリ１８は軸受２２を介してクランクケース４に回転自在に支持され、車両のエンジン（図示しない）から動力を受けて回転される。従って、電磁クラッチ２０がオン作動されると、駆動プーリ１８の回転が駆動軸１０に伝達され、この駆動軸１０は一方向に回転される。
【００１４】
シリンダブロック６内には例えば７個のシリンダボア２４が形成されている。これらシリンダボア２４はシリンダブロック６の周方向に等間隔を存して配置され、駆動軸１０と平行にしてシリンダブロック６をその軸線方向に貫通している。
各シリンダボア２４内にはピストン２６が摺動自在に嵌合され、これらピストン２６の一端はシリンダブロック６からクランクケース４内、すなわち、クランク室２８に突出したテール３０として形成されている。テール３０は一対のシュー３２を有し、これらシュー３２間に斜板３４の外周縁部が摺動自在に挟み付けられている。
【００１５】
斜板３４は駆動軸１０に取り付けられ、この駆動軸１０にはクランクケース４と斜板３４との間に位置するロータ３６が取り付けられている。これら斜板３４及びロータ３６は駆動軸１０と一体に回転し、斜板３４はロータ３６にヒンジ３８を介して連結され、傾動可能に構成されている。更に、駆動軸１０には、コイルスプリング４０がこの駆動軸１０を囲繞するように取り付けられており、このコイルスプリング４０は斜板３４をシリンダブロック６側に押圧付勢している。
【００１６】
一方、シリンダブロック６とシリンダヘッド８との間には円形のバルブプレート４２が挟持されており、このバルブプレート４２は各シリンダボア２４内に、そのピストン２６の他端との間にて圧縮室４４を形成させる。バルブプレート４２にはシリンダボア２４毎に吸入ポート４６及び吐出ポート４８がそれぞれ形成されている。図から明らかなように、バルブプレート４２の径方向でみて、吸入ポート４６は対応する吐出ポート４８の外側に位置付けられている。
【００１７】
シリンダヘッド８は、シリンダブロック６に向けて開口したカップ形状をなし、このカップ形状の開口端はバルブプレート４２に気密に嵌合され、シリンダブロック６に連結される。また、シリンダヘッド８はその内部に互いに独立した環状の吸入室５０と、吐出室５２とを有している。吐出室５２はシリンダヘッド８の中央部に配置され、吸入室５０はその外周側に配置されている。
【００１８】
吸入室５０は各シリンダボア２４の圧縮室４４にそれぞれ吸入弁５４を介して連通することができる。これに対し、吐出室５２は各シリンダボア２４の圧縮室４４にそれぞれ吐出弁５６を介して連通することができる。詳しくは、吸入弁５４はシリンダブロック６とバルブプレート４２との間に挟持されており、その圧縮室４４内に配置され、取付けボルト６０を介して取り付けられている。これに対し、吐出弁５６は吐出室５２側のバルブプレート４２の面にその弁開度を制限するストッパ５８とともに取付けボルト６０を介して取り付けられている。
【００１９】
一方、シリンダブロック６にはリセス５３が形成され、このリセス５３が吸入弁５４の開度を規制している。より詳しくは、図２に示されるように、リセス５３は圧縮室４４側のシリンダブロック６の端面に、吸入弁５４との間隔Ｌを有して形成されており、吸入弁５４の開弁時にその先端部５４ａに当接する。
この吸入弁５４の詳細は図３に示されている。
【００２０】
本実施形態の吸入弁５４は、取付けボルト６０で固定される弁本体５４Ａ、この弁本体５４Ａから放射状に延出される７つの弁体５４Ｂから構成されている。この各弁体５４Ｂがシリンダボア２４の各々に対応している。
各弁体５４Ｂは、その開弁時にリセス５３に当接される先端部５４ａと、この先端部５４ａから拡開して延び、シリンダボア２４の内周形状に沿って形成される２つの腕部５４ｂ、５４ｂと、これら腕部５４ｂの間に開口された空洞部５４ｃと、腕部５４ｂの間に形成され、空洞部５４ｃに隣接する撓み部５４ｄとから構成されている。この撓み部５４ｄは空洞部５４ｃの外周側に位置し、撓み部５４ｄが吸入ポート４６に、空洞部５４ｃが吐出ポート４８にそれぞれ対峙している。
【００２１】
ここで、各弁体５４Ｂは、空洞部５４ｃの配置側の腕部５４ｂにて互いに連結されており、先端部５４ａ側では連結されていない。このように、各弁体５４Ｂがシリンダブロック６の中央側、つまり、弁本体５４Ａの中心側で連結されていれば、吸入弁５４を形成する弁材の削減が図られる。
図１に戻ると、吸入室５０及び吐出室５２は冷凍回路の冷媒循環経路６２に接続されており、この冷媒循環経路６２には吐出室５２側から凝縮器６４、膨脹弁６６及び蒸発器６８が順次介挿されている。凝縮器６４及び膨脹弁６６は圧縮機２と同様に車両のエンジンルーム内に配置され、これに対し、蒸発器６８は車両の車室側に配置されている。
【００２２】
そして、圧縮機２の駆動軸１０とともに斜板３４が回転されると、この斜板３４の回転は各ピストン２６の往復運動に変換される。ここで、ピストン２６がそのシリンダボア２４内の圧縮室４４を増加させる方向に移動すると、吸入弁５４が開かれてその先端部５４ａがリセス５３に当接し、吸入室５０から吸入ポート４６を通じて冷媒ガスが吸い込まれる。この後、ピストン２６が圧縮室４４側に向けて移動すると、圧縮室４４内に吸い込まれた冷媒は圧縮され、この圧縮圧が吐出弁５６の締切圧を越えた時点で吐出弁５６が開かれる。この結果、圧縮冷媒は圧縮室４４から吐出ポート４８を通じて吐出室５２内、つまり、冷媒循環経路６２に向けて吐出される。この吐出された冷媒は、この後、凝縮器６４にて凝縮され、膨脹弁６６を通じて気液混合状態の冷媒が蒸発器６８に供給される。この２相の冷媒は蒸発器６８内にて気化し、この気化熱よって蒸発器６８周辺の空気が冷却される。従って、このような冷却空気を車室内に導入させて、車室内の冷房を行うことができる。
【００２３】
この実施形態の圧縮機２では、冷媒にはＨＦＣ−１３４ａではなく、このＨＦＣ−１３４ａよりも密度の小さい代替冷媒ＨＦＣ−１５２ａが使用されている。そして、この冷媒の使用に伴い、前述したリセス５３の長さＬが冷媒にＨＦＣ−１３４ａを使用した場合のリセスの長さに比べて小さくされている。より具体的には、現行と同等の圧力損失が許容可能であれば現行の長さの約８０％にまで短縮可能であり、本実施形態のリセス５３の長さＬは０．８ｍｍ〜１．６ｍｍに設定されている。
【００２４】
このように、代替冷媒ＨＦＣ−１５２ａを使用した場合に要求されるリセス５３の長さＬが現行冷媒ＨＦＣ−１３４ａを使用した場合に要求されるリセスの長さに比べて短く設定されていれば、密度の小さいＨＦＣ−１５２ａを使用して循環する冷媒の流量が少ない場合であっても、吸入弁５４の先端部５４ａとリセス５３とが容易に接触可能となり、吸入弁５４の開弁時における吸入脈動が抑えられる。
【００２５】
しかも、本実施形態の吸入弁５４は、このリセス５３の短縮化に伴い、吸入室５０側と圧縮室４４側との間の圧力損失を低減させる形状に構成されている。
すなわち、圧力損失を減らす弁体５４Ｂの形状として、先端部５４ａに連なる２つの腕部５４ｂ、５４ｂがシリンダボア２４の内周形状に相似した円形の外周部分を備えている。
【００２６】
従来においては、シリンダボアの横断面形状のうち、吐出ポートの開口部分に直接には連通しないデッドボリューム、換言すれば、吸入弁で隔離され、吐出されない冷媒ガスが溜まる領域が存在し、その領域の冷媒ガスはピストンの上死点位置では逃げ場がなく過圧縮されていた。これは吸入弁を加熱して冷媒ガスを膨張させ、吸入弁の開弁時に多くの冷媒を吸い込み難くさせることになる。しかしながら、弁体５４Ｂの腕部５４ｂ、５４ｂが、単なる湾曲ではなく、上記デッドボリュームを減らすべくシリンダボア２４の内周形状に沿う形状にされている。よって、ピストン２６による冷媒ガスの過圧縮が回避され、その温度上昇を抑えて吸入弁５４の加熱を防止している。この結果、冷媒ガスの密度が小さくなって、吸入弁５４の開弁時には多くの冷媒ガスを吸い込むことが可能となり、体積効率が向上して吸入弁５４の前後の圧力損失を減少させることができる。
【００２７】
このデッドボリュームの減少を図る吸気弁５４の弁体５４Ｂの形状は、現行冷媒ＨＦＣ−１３４ａに比して吐出ガスの温度が高いとの特性を有する代替冷媒ＨＦＣ−１５２ａを使用する場合には特に有効である。
また、圧力損失を減らす弁体５４Ｂの形状として、２つの腕部５４ｂ、５４ｂの間に空洞部５４ｃを備えている。
【００２８】
可撓性を有する腕部５４ｂ、５４ｂの一例を挙げれば、その幅は約４ｍｍ以下であって、その長さは８ｍｍ以上に設定されている。また、腕部５４ｂの間に形成された空洞部５４ｃの面積はシリンダボア２４の面積の約１５％以上に設定されている。これにより、吸入弁５４の開弁時には、先端部５４ａがリセス５３に当接すると同時に、撓み部５４ｄが先端部５４ａを支点としてピストン２６側に向けて大きく撓み、しかも、吸入ポート４６からの冷媒は空洞部５４ｃからシリンダボア２４内に入り込むことになる。
【００２９】
よって、吸入弁５４の能力が向上し、吸入弁５４の開弁時には多くの冷媒ガスを吸い込むことが可能となり、体積効率が向上して吸入弁５４の前後の圧力損失を減少させることができる。
以上のように、本実施形態では、短いリセス５３によって吸入弁５４のリフト量を抑える一方で、吸入弁５４の十分な開度を得ることができる。また、現行の圧縮機に対して吸入弁の形状及びリセスの長さの変更のみで、代替冷媒ＨＦＣ−１５２ａを使用する圧縮機２を構成することができる。
【００３０】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、圧縮機２におけるシリンダボア２４は７個に限らず、その数に何ら制約されるものではない。
また、吐出ポートの開口部分に直接には連通しないデッドボリュームの減少を図る吸入弁としては、図４に示されるものであっても良い。具体的には、この吸入弁５５は、円形の弁本体５５Ａ、この弁本体５５Ａ内にて放射状に設けられる７つの弁体５５Ｂから構成されている。なお、弁本体５５Ａの外周側はシリンダブロック６の及びバルブプレート４２にも狭持される。
【００３１】
各弁体５５Ｂはスリット５５Ｄによって形成されている。そして、吸入弁５５の開弁時にリセス５３に当接される先端部５５ａと、この先端部５５ａから弁本体５５Ａの中心側に向けて延出される頭部５５ｄ及び首部５５ｅと、この首部５５ｅの側方に吐出ポート４８に対峙される開口部５５ｇとから構成されている。上記スリット５５Ｄによって首部５５ｅの根元部分５５ｆを開口させず、吸入弁５５の一部分として構成させれば、弁本体５５Ａで隔離され、吐出されない冷媒ガスが溜まる領域は少なくなる。これにより、ピストン２６による冷媒ガスの過圧縮が回避され、吸入弁５５の開弁時には多くの冷媒ガスを吸い込むことが可能となり、体積効率が向上して吸入弁５５の前後の圧力損失が減少する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のハウジングと吸入弁との関係を説明する図である。
【図３】図１の吸入弁の正面図である。
【図４】他の実施例における吸入弁の正面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２  斜板型圧縮機（圧縮機）
６  シリンダブロック（ハウジング）
２４  シリンダボア
２６  ピストン
４４  圧縮室
４６  吸入ポート
４８  吐出ポート
５０  吸入室
５２  吐出室
５３  リセス
５４  吸入弁
５４Ｂ  弁体
５４ａ  先端部
５４ｂ  腕部
５４ｃ  空洞部
６２  冷媒循環経路
【図１】
2005320939.tif 000003
【図２】
2005320939.tif 000004
【図３】
2005320939.tif 000005
【図４】
2005320939.tif 000006