科目：
- はじめに
- ウイング/ベーンポンプ
- ピストンコンプレッサー（レシプロ式、クランクシャフト式）
- 傾斜板コンプレッサーの紹介
- 固定ストロークの傾斜板コンプレッサー
- 可変ストロークチルトプレートコンプレッサー（内部および外部制御付き）
- コンプレッサーの潤滑
- マグネットコッペリング
- ゲルイデン
導入：
コンプレッサーは、エアコンからシステム全体にガス冷媒を送り出します。 冷媒がコンプレッサーを出ると、冷媒の圧力と温度が上昇します。 エアコンに使用されるコンプレッサーにはさまざまな種類があります。 最新のカーエアコンシステムはレシプロコンプレッサーを使用しています。 「往復」とは、コンプレッサー内の部品が前後に動くことを意味します。 これらのコンプレッサーの動作は、ピストン エンジンの動作に似ています。 レシプロ式圧縮機にもクランクシャフト式と斜板式圧縮機のXNUMX種類があります。 現在の自動車では傾斜板コンプレッサーが使用されており、固定ストロークの傾斜板コンプレッサーと可変ストロークの傾斜板コンプレッサーの XNUMX つのタイプに分けられます。 エアコン ポンプは、オルタネーターやパワー ステアリング ポンプと同様に、内燃機関のマルチ ベルトによって駆動されます (下の図を参照)。 ハイブリッド車や完全電気自動車には電動エアコンコンプレッサーが搭載されています。 電気モーターは HV システムから電力を供給され、コンプレッサーを駆動します。
エアコン用コンプレッサーは蒸発器からガス状の冷媒を吸い込み、蒸発器内の圧力を低く保ち、低温でも冷媒の蒸発に寄与します。 コンプレッサーはガス状の冷媒を圧縮し、低圧から高圧への移行を引き起こします。 この圧力と温度の上昇により、冷媒が気体から液体に変化します。
エアコンのコンプレッサーによって供給される圧力は、次のようないくつかの要因の影響を受けます。
- エンジン速度 (内燃機関の場合)。
- 冷媒の種類と量。
- 冷媒の温度。
- エアコンコンプレッサーの種類と設計。これによってその能力が決まります。
- 磁気カップリングの調整。
- 周囲温度。
圧縮後、冷媒は約 70 ℃の温度でコンプレッサーから出ます。 この温度は凝縮器内で下げられます。
次の段落では、自動車産業で使用される場合と使用されない場合がある、さまざまなバージョンのエアコン コンプレッサーについて説明します。
ウィング/ベーンポンプ:
このポンプが車のエアコンシステムに使用されることはほとんどありません。 ただし、さまざまな製品の特定の冷却設備に適用できます。
動作: (灰色の) ディスクが右、時計回りに回転します。 黄色のプランジャーは遠心力（遠心力）によって壁に押し付けられ、異なる部屋が互いに分離されます。 冷媒は右下から流入し、小さな青い空間に向かって進みます。 回転によりこの空間が増加し、負圧が発生します。 ポンプは作動し続け、冷媒が赤い領域に流れ込みます。 ここで室内空間がどんどん狭くなり、冷媒が加圧（圧縮）されます。 赤い部屋の端には排気バルブがあり、そこから冷媒が押し出されます。
ピストンコンプレッサー（レシプロ式、クランクシャフト式）：
このポンプは、ウィング/ベーン ポンプと同様、車の空調システムではほとんど使用されません。 ただし、さまざまな製品の特定の冷却設備にも適用できます。 下の図は往復コンプレッサーを示しています。1 は吸気バルブ、2 は排気バルブを表します。 ピストンとクランクシャフトの動きは、通常のオットーエンジンやディーゼルエンジンと同等です。
動作：ピストンがTDC（上死点）からODP（下死点）まで（上から下に）移動し、吸気バルブ1が開きます。 冷媒は負圧によってシリンダー内に引き込まれます。 次に、ピストンが ODP から TDC に移動し、吸気バルブをシートに押し戻します。 上向きの動きにより、排気バルブ 2 もシートから持ち上げられます。 冷媒はシリンダーから出ることができます。 排気バルブが再び閉じます。 その後、サイクルが再び始まります。
傾斜板コンプレッサーの紹介:
斜板コンプレッサーとしても知られる傾斜板コンプレッサーは、ほとんどの場合、自動車の空調システムで使用されます。 これらは可動部品が上下するため、「相互」のカテゴリに分類されます。
この図では、傾斜板コンプレッサーの線画と断面が示されています。 ピストンは水平方向のストロークを行い、そのストロークはティルティングプレートの角度によって決まります。 この画像では、プレートは最大傾斜しています。これは、ピストンが最大の水平方向の動きを行えることを意味します (シリンダー内の赤い圧縮スペースで示されています)。 XNUMX つの図 (上から下) では、傾斜プレートの回転によるピストンの完全な押圧ストロークが示されています。
この状況では、傾斜プレートが最大ストロークを行っているため、ポンプは最大出力を発揮します。 圧力が高くなりすぎて、冷媒が多すぎるために蒸発器の凍結現象が発生する可能性があるため、収率を低くしたい場合は、「固定ストローク」のコンプレッサーの磁気カップリングが切断されるため、コンプレッサーは作動しなくなります。運転される。 「可変ストローク」のコンプレッサーを使用すると、プレートの「傾き」が少なくなります。 プレートの傾斜角度が小さくなり、ピストンのストロークも減少します。 固定ストロークコンプレッサーと可変ストロークコンプレッサーについては、このページで後ほど説明します。
各ピストンの上には、カップ板バネに取り付けられた 2 つのバルブ (吸入バルブと吐出バルブ) があります。 ピストンが TDC から ODP に移動すると、冷媒が排出バルブを通過して高圧ラインに入り、凝縮器に向かって押し出されます。
傾斜プレート コンプレッサーには 4 ～ 8 個のピストン/プランジャーがあり、次の XNUMX つのバージョンがあります。 すなわち、固定ストロークのコンプレッサーと可変ストロークのコンプレッサーです。 これらについては以下で説明します。
固定ストローク傾斜板コンプレッサー:
このコンプレッサーはエンジンのマルチベルトによって駆動され、エンジン速度 (毎分 600 ～ 6000 回転) と同期して動作します。 磁気カップリングはコンプレッサーのオンとオフのスイッチを制御します。これについては後で説明します。
コンプレッサーのスイッチを入れると、回転する傾斜プレートがピストンを上下に動かします。 各シリンダーの吸入バルブと吐出バルブにより、ピストンがガスを吸い込み、圧力下でシステムの高圧部分にガスを移動させることができます。
固定ストローク コンプレッサーは、XNUMX 回転ごとに固定容積を移動します。 したがって、収量はコンプレッサーの速度またはエンジンの速度に依存します。 出力を調整するために、コンプレッサーは継続的にオンとオフを切り替えます。圧力が低下するとスイッチがオンになり、圧力が高すぎるとスイッチがオフになります。 特に小型エンジンの場合、パワーが必要なため、スイッチを入れると「ショック」を感じることがあります。 突然のスイッチオンは機械的ストレスの増加を引き起こし、制御を混乱させ、その結果、乗員の冷気温度が変動します。
エンジン速度が高すぎて吐出圧力が増加すると、より多くの冷媒が蒸発器を通過します。 これにより冷却が遅くなり、エバポレーターが凍結する可能性があります。 このような場合、サーモスタットまたは圧力スイッチのおかげで磁気カップリングがオフになります。
可変ストロークチルトプレートコンプレッサー:
このタイプのコンプレッサーでは、調整装置により傾斜板の角度を調整できます。 ティルティングプレートをできるだけまっすぐに配置することで、ピストンのストロークが制限され、出力が最小限に抑えられます。 一方、ティルティングプレートをできるだけ斜めに配置すると、ピストンのストロークが大きくなり、出力が大幅に向上します。 可変ストロークを備えた傾斜板コンプレッサーには次のバージョンがあります。
- 内部制御と磁気結合付き。
- 磁気結合の有無にかかわらず外部制御。
内部制御と磁気結合:
この図は、チルト プレートの位置がピストンのストロークにどのような影響を与えるかを示しています。 エンジン回転数が高くなると、コンプレッサーの出力も高くなります。 これによりシステム全体の圧力が上昇し、調整装置が作動してチルト プレート チャンバー内の圧力が上昇します。
圧力が増加すると、傾斜プレートがより直立し、容量が減少します。 出力が低下すると調整装置が閉じ、傾斜板室内の圧力が低下します。 これにより、プレートの傾斜が再び大きくなり、ピストンのストロークが大きくなります。 角度が大きいほどストロークが大きくなり、歩留まりも大きくなります。
可変ストローク空調用コンプレッサーのチルト プレートの位置を調整する内部 (機械) 制御システムは、通常、吸入圧力を使用して調整を自動的に制御します。 このシステムは、コンプレッサーの吸入圧力の変化に応答する圧力制御機構を使用しています。
制御機構は通常、コンプレッサーの吸入側と傾斜板の駆動軸に接続された XNUMX つまたは複数のダイヤフラムまたはベローズ チャンバーで構成されます。 吸入圧力が変化すると、ダイヤフラムやベローズに動きが生じます。 この動きはチルトプレートの角度を調整する機構に伝達されます。
- 冷却需要が増加する場合など、吸引圧力が高くなると、圧力制御機構がチルト プレートの角度を調整します。 これにより、ピストンのストローク長が長くなり、冷媒の圧縮が高まります。 これにより、吐出圧力が高くなり、冷却能力が向上します。
- 吸入圧力が低い場合、機構は傾斜板の角度を小さくし、その結果ピストンのストローク長が短くなり、冷媒の圧縮が低くなります。 これにより、吐出圧力が低減され、低減された冷却要件に冷却能力が適応されます。
可変流量空調用コンプレッサーでは、バルブがクランクケース (ティルティング ディスク チャンバー内) とコンプレッサーの高圧側と低圧側の両方への接続を制御します。 低圧側の圧力は測定された吸入圧力の影響を受けます。 流量の増減時の制御弁の動作を説明します。
収量の増加:
冷却能力が低下すると吸入側温度が上昇し、吸入圧力が上昇します。 この吸引圧力によって弾性ベローズが圧縮され、ベローズが小さくなります。 ベローズが圧縮されると、ボール バルブ A が閉じ、バルブ B が開き、クランクケースに接続されます。 これにより、ティルティングディスク室内の圧力が低圧側（吸入側）に逃げ、ティルティングディスクの傾きがさらに大きくなる。 これにより、コンプレッサーの出力が向上し、冷却能力が向上します。
収量を減らす:
冷却能力が増加すると、吸入圧力は減少します。 吸入圧力が低下し、ベローズの容積が増加すると、オリフィス B が閉じ、ボールバルブ A が開きます。 これにより、高圧ガスがボールバルブ A とティルティングディスクハウジングの開口部に流入し、通過します。 これにより、チルトディスクが確実に直立位置になります。 その結果、ポンプ出力が低下し、冷却能力が小さくなります。
コントロールバルブはティルティングディスクチャンバー内の圧力を調整します。 圧縮空間内の圧力と比較して生じる圧力差により、ティルティングディスクが傾き、ポンプの出力に影響を与えます。 ストロークのサイズは、空調システムの低圧セクションの圧力によって制御されます。 可変ストローク (出力) コンプレッサーには通常、エバポレーターにサーモスタット スイッチがありません。 これらのコンプレッサーの入口圧力は 2 bar に維持されます。
外部制御、磁気結合なし:
外部制御付きコンプレッサーでは、コンプレッサーハウジング内の圧力を調整するために電磁弁が使用されます。 電磁弁はＥＣＵ（エンジンＥＣＵやエアコンＥＣＵ）によりＰＷＭ信号により制御される。 ただし、吸入圧力は引き続き制御プロセスに影響を及ぼします。 エアコンECUは、希望の空調モード（除湿、冷房）、希望温度と実際の温度、外気温度などの信号を受け取ります。
これに基づいて、コンピューターは制御バルブの最適な設定を計算し、コンプレッサーの出力を計算します。 必要に応じて、吸引圧力も変更できます。 実際には、吸引圧力は 1,0 ～ 3,5 bar の間で変化します。 低い吸入圧力により、低いコンプレッサー速度での冷却能力が向上します。 低熱負荷時に平均よりも高い吸入圧力により、作業効率が向上し、燃料消費量が削減されます。 重量のある磁気カップリングを省略できるため、約1kgの軽量化が可能です。 通常、クラッチには振動ダンパーとスリップ機構が装備されています。
制御バルブへの制御流量が大きくなると、高圧室からクランクケースへの通路が閉じられます。 可変開口部は、吸入圧力室を介して圧力上昇した漏れガスを排出するためのスペースを提供します。 これにより、クランクケース圧力 (Pc) と吸入圧力 Ps が等しくなり、斜板は最大出力が得られる位置に配置されます。
収量を減らすには、クランクケース内の圧力を高める必要があります。 コントロールバルブが開き、クランクケースと高圧室が接続されます。 コントロールバルブにはベローズが付いており、吸入圧力の影響を受けて設定値が変化します。 調節弁への制御電流はベローズの設定と連動します。 小さな可変開口により、吸入圧力チャンバーへの冷媒の流れが制限されます。
コンプレッサーの潤滑:
可動部品は常に熱を発生するため、潤滑が必要です。 潤滑特性に加えて、オイルはシール性と遮音性も提供します。 当初、コンプレッサーにはオイルが充填されており、ミスト潤滑によって潤滑が行われます。 このオイルミストもプランジャーに到達し、冷媒とともにシステム全体に運ばれます。 凝縮中に、冷媒と液体オイルミストの混合物が形成されます。 このオイルミストは再びコンプレッサーに吸引されます。
合成油 PAG (ポリアルキレングリコール) は冷媒 R134a 用に特別に設計されており、他の種類の油に置き換えないでください。 ただし、メーカーが規定するさまざまな粘度を考慮する必要があります。 これについては仕様を参照してください。
一般的な PAG オイルは次のとおりです。
- PAG 46 (最低粘度)
- PAG100
- PAG 150 (最高粘度)
- システム内の湿気に敏感なため、冷媒 R1234YF で使用するための YF を添加した PAG オイル。
PAG オイルに加えて、鉱物油、PAO 油、POE 油もあります。
- 古い R12 システムでは鉱油が使用されていました。
- PAO オイル (ポリアルファオレフィン) は完全合成で非吸湿性です。 これは、吸湿性の高い PAG オイルとは対照的です。
- POEオイル（ポリエステル）はHV車の電動エアコンコンプレッサーに使用されています。 間違ったオイル (PAG) を使用すると、電気モーターの銅線の絶縁ラッカー層が損傷します。
新しいコンプレッサーを取り付けるとき、コンプレッサー内にはすでにオイル（約 200 ～ 300 ml）が入っています。 メーカーはこのオイルの量を文書で指定しています。
システムを空にしないと、システム内にどれだけの冷媒とオイルが存在するかを判断することはできません。 コンデンサー交換後などの修理の場合、少量のオイルが失われます。 通常、メーカーはシステム内の分布を示します。 一般に、この分布を維持できます。
• コンプレッサー約 50%
• コンデンサー約 10%
• 柔軟な吸引ライン約 10%
• エバポレーター 約 20%
• フィルター/乾燥機 約 10%
システムに初めて電源が投入されると、オイルがシステム全体に分配されます。 たとえば、別の部品を交換するときやメンテナンス中に、システムが後で排出されてから再充填される場合、オイルは充填ステーションを介して冷媒に追加されることがあります。 オイルが多すぎてコンプレッサーに入らないようにすることが重要です。 システム内のオイルが多すぎると、コンプレッサーに液体ハンマーが発生する可能性があります。 キャピラリチューブを使用した空調システムでは、コンプレッサーの直前にアキュムレータが取り付けられており、冷媒量に応じてオイル量を常に調整しています（アキュムレータのページを参照）。
磁気カップリング:
エアコンポンプのプーリーはマルチベルトにより連続駆動されます。 固定ストロークのティルティング プレート コンプレッサーと可変ストロークの一部のコンプレッサーでは、磁気クラッチがエアコン コンプレッサーのオンとオフを制御します。 コンプレッサーのスイッチを入れると、カップリング内の電磁石 (1) が作動します。 これにより、磁石がスプリング付きクラッチディスク (4) を引き付け、プーリーとポンプの間にしっかりとした接続が形成されます。 エアコンを止めると電磁石が作動しなくなり、磁気機能が停止します。 クラッチ皿ばねがポンプからクラッチを緩めます。 プーリーはマルチベルトとともに回転し続けますが、ポンプは（内部で）静止しています。
エアコンをオンにすると、クラッチを踏んでいるときやエンジンがアイドリングしているときなど、エンジン回転数が低いときに最も効果的です。 これにより、磁気カップリングの摩耗が最小限に抑えられます。 たとえば、エアコンを 4500 rpm でオンにすると、電磁石によってクラッチが作動し、固定ポンプと回転プーリーの間に大きな速度差が生じます。 これにより滑りが発生し、摩耗が増加する可能性があります。
サウンド:
いくつかの特徴的な音が発生する場合があります。
スイッチを入れるとカタカタ音: コンプレッサーのスイッチを入れると大きなチャタリング音が発生する場合は、磁気カップリングが調整されている可能性があります。 コンプレッサーの種類に応じて、この調整によりエアギャップを減らし、騒音を最小限に抑えることができます。
エアコンポンプからのブーンという音： ブーンという音は、ポンプの欠陥、またはシステム内の冷媒とオイルの不足を示しています。 空調専門家に相談して、システムを確認し、空にし、適切な量の冷媒とオイルを補充してください。
エアコンポンプからのビビリ音： チャタリング音はポンプの欠陥を示している可能性もあります。 中央のボルトが緩まないように、マグネットカップリングがポンプにしっかりと取り付けられていることを確認してください。
エンジン回転数に連動したブーンという音: 車室内で聞こえ、エンジン速度に応じて変化するブーンという音は、共振または振動を示します。 これは、冷媒が少なすぎるか、エアコンのパイプが共振していることが原因である可能性があります。 冷媒レベルが正常であれば、加速しながら押さえることで振動の原因となる配管を特定できます。 MINI などの特定の問題に対応した特別な振動ダンパーを使用すると、この種の振動を修正できます。
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