カーエアコン用コンプレッサーは、カーエアコン冷凍システムの心臓部であり、冷媒蒸気を圧縮・輸送する役割を果たします。コンプレッサーには、非可変容量型と可変容量型の2種類があります。動作原理の違いにより、エアコン用コンプレッサーは固定容量型と可変容量型に分けられます。
圧縮機は、動作方式の違いにより、一般的に往復動型と回転型に分けられます。一般的な往復動型圧縮機には、クランクシャフト・コネクティングロッド型とアキシャルピストン型があり、一般的な回転型圧縮機には、ロータリーベーン型とスクロール型があります。
自動車用エアコンコンプレッサーは、自動車用エアコン冷凍システムの心臓部であり、冷媒蒸気を圧縮して輸送する役割を果たします。
分類
コンプレッサーは非可変容量型と可変容量型の 2 つのタイプに分けられます。
エアコン用コンプレッサーは、内部の動作方式によって往復式と回転式の2種類に分けられます。
動作原理分類編集放送
エアコン用コンプレッサーは、動作原理の違いにより、固定容量型コンプレッサーと可変容量型コンプレッサーに分けられます。
固定容量コンプレッサー
固定容量型コンプレッサの吐出量は、エンジン回転数の上昇に比例して増加します。冷却需要に応じて自動的に出力を調整することができず、エンジンの燃費に比較的大きな影響を与えます。その制御は、一般的に蒸発器の出口温度信号に基づいて行われます。設定温度に達すると、コンプレッサの電磁クラッチが解放され、コンプレッサは停止します。温度が上昇すると、電磁クラッチが作動し、コンプレッサが作動を開始します。固定容量型コンプレッサは、エアコンシステムの圧力によっても制御されます。配管内の圧力が高すぎると、コンプレッサは停止します。
可変容量エアコンコンプレッサー
可変容量コンプレッサは、設定温度に応じて自動的に出力を調整できます。空調制御システムは、蒸発器の出口温度信号を収集するのではなく、空調パイプライン内の圧力の変化信号に基づいてコンプレッサの圧縮比を制御し、出口温度を自動的に調整します。冷凍プロセス全体を通じて、コンプレッサは常に作動しており、冷凍強度の調整はコンプレッサ内に設置された圧力調整弁によって完全に制御されます。空調パイプラインの高圧端の圧力が高すぎる場合、圧力調整弁はコンプレッサ内のピストンストロークを短縮して圧縮比を下げ、冷凍強度を低下させます。高圧端の圧力が一定レベルまで低下し、低圧端の圧力が一定レベルまで上昇すると、圧力調整弁はピストンストロークを増加させて冷凍強度を向上させます。
仕事のスタイルの分類
圧縮機は、動作方式の違いにより、一般的に往復動型と回転型に分けられます。一般的な往復動型圧縮機には、クランクシャフト・コネクティングロッド型とアキシャルピストン型があり、一般的な回転型圧縮機には、ロータリーベーン型とスクロール型があります。
クランクシャフトコネクティングロッドコンプレッサー
このコンプレッサーの動作プロセスは、圧縮、排気、膨張、吸入の4つに分けられます。クランクシャフトが回転すると、コネクティングロッドがピストンを往復運動させ、シリンダー内壁、シリンダーヘッド、ピストン上面からなる作動容積が周期的に変化することで、冷凍システム内の冷媒を圧縮・輸送します。クランクシャフトコネクティングロッドコンプレッサーは第一世代のコンプレッサーであり、広く普及しており、製造技術が成熟し、構造がシンプルで、加工材料と加工技術に対する要求が低く、比較的低コストです。適応性が高く、幅広い圧力範囲と冷凍能力の要件に適応でき、メンテナンス性も優れています。
しかし、クランクシャフトコンロッドコンプレッサーには、高回転化が困難、機械が大きく重く、軽量化が容易ではないなど、明らかな欠点もあります。排気は不連続で、気流は変動しやすく、運転中に大きな振動が発生します。
クランクシャフト・コネクティングロッド型コンプレッサーの上記特性により、小容量コンプレッサーでこの構造が採用されているケースは少なく、現在では乗用車やトラックの大容量エアコンシステムに主に使用されています。
アキシャルピストンコンプレッサー
アキシャルピストンコンプレッサーは第二世代コンプレッサーとも呼ばれ、一般的なのはロッカープレートコンプレッサーまたはスワッシュプレートコンプレッサーで、車載エアコンコンプレッサーの主流製品です。スワッシュプレートコンプレッサーの主要部品は、メインシャフトとスワッシュプレートです。シリンダーはコンプレッサーのメインシャフトを中心に円周方向に配置され、ピストンの移動方向はコンプレッサーのメインシャフトと平行です。ほとんどのスワッシュプレートコンプレッサーのピストンは、アキシャル6シリンダーコンプレッサーなどの両頭ピストンとして作られており、3つのシリンダーはコンプレッサーの前部に、他の3つのシリンダーはコンプレッサーの後部にあります。両頭ピストンは反対側のシリンダー内でタンデムにスライドします。ピストンの一端が前部のシリンダー内の冷媒蒸気を圧縮すると、ピストンの他端が後部のシリンダー内の冷媒蒸気を吸入します。各シリンダーには高圧と低圧の空気バルブが装備されており、別の高圧パイプを使用して前後の高圧室を接続しています。 傾斜板はコンプレッサーのメインシャフトに固定され、傾斜板の端はピストンの中央の溝に組み立てられ、ピストン溝と傾斜板の端はスチールボールベアリングで支持されています。 メインシャフトが回転すると、スワッシュプレートも回転し、スワッシュプレートの端がピストンを軸方向に往復させます。 スワッシュプレートが1回転すると、前後の2つのピストンがそれぞれ圧縮、排気、膨張、吸入の1サイクルを完了します。これは2つのシリンダーの仕事に相当します。 軸流6シリンダーコンプレッサーの場合、3つのシリンダーと3つの双頭ピストンがシリンダーブロックの断面に均等に分散されます。 メインシャフトが1回転すると、6つのシリンダーの効果に相当します。
斜板式コンプレッサーは、比較的小型・軽量化が容易で、高速運転が可能です。コンパクトな構造、高効率、信頼性の高い性能を特徴としており、可変容量制御を実現したことで、自動車用エアコンに広く使用されています。
ロータリーベーンコンプレッサー
ロータリーベーンコンプレッサーのシリンダー形状には、円形と楕円形の 2 種類があります。円形シリンダーでは、ローターの主軸がシリンダーの中心から偏心距離を持っているため、ローターはシリンダーの内面の吸入穴と排出穴の間に密着しています。楕円形シリンダーでは、ローターの主軸と楕円の中心が一致します。ローターのブレードはシリンダーをいくつかの空間に分割します。主軸がローターを 1 回転させると、これらの空間の容積が連続的に変化し、これらの空間内の冷媒蒸気の容積と温度も変化します。ロータリーベーンコンプレッサーには、ベーンが冷媒を吸入して圧縮する役割を果たすため、吸入バルブがありません。ブレードが 2 つある場合、主軸の 1 回転で 2 回の排気プロセスが発生します。ブレードの数が多いほど、コンプレッサーの吐出変動は小さくなります。
第三世代コンプレッサーであるロータリーベーンコンプレッサーは、容積と重量を小型化できるため、狭いエンジンルームへの配置が容易です。さらに、低騒音・低振動、高容積効率といった利点も備えており、自動車の空調システムにも採用されています。しかしながら、ロータリーベーンコンプレッサーは加工精度に対する要求が高く、製造コストも高いという課題があります。
スクロールコンプレッサー
このような圧縮機は第4世代圧縮機と呼ばれることもあります。スクロール圧縮機の構造は、主に動静兼用型と二重回転型の2種類に分けられます。現在、動静兼用型が最も一般的に使用されています。その動作部品は、主に動タービンと静タービンで構成されています。動タービンと静タービンの構造は非常に似ており、どちらも端板と端板から延びるインボリュート螺旋歯で構成されています。両者は偏心配置されており、その差は180°です。静タービンは固定されており、可動タービンは特殊な回転防止機構の制約下でクランクシャフトによって偏心回転・並進運動します。つまり、自転は発生せず、回転のみが発生します。スクロール圧縮機には多くの利点があります。例えば、圧縮機は小型軽量で、タービンを駆動する偏心軸は高速回転可能です。吸入弁と吐出弁がないため、スクロール圧縮機は安定した動作を保証し、可変速駆動や可変容量技術の実現が容易です。複数の圧縮室が同時に作動するため、隣接する圧縮室間のガス圧力差が小さく、ガス漏れが少なく、体積効率が高いという特徴があります。スクロール圧縮機は、コンパクトな構造、高効率・省エネ、低振動・低騒音、動作信頼性などの利点から、小型冷凍機分野でますます広く利用され、圧縮機技術開発の主要な方向の一つとなっています。
よくある故障
エアコンのコンプレッサーは高速回転する部品であるため、故障の可能性が高くなります。よくある故障としては、異音、漏れ、作動不良などがあります。
（1）異音 コンプレッサーから異音が発生する原因は様々です。例えば、コンプレッサーの電磁クラッチが破損したり、コンプレッサー内部が著しく摩耗したりすることで異音が発生することがあります。
①コンプレッサーの電磁クラッチは、異音が発生しやすい箇所です。コンプレッサーは高負荷時に低速から高速まで頻繁に運転するため、電磁クラッチに対する要求は非常に高く、電磁クラッチの設置位置は一般的に地面に近いため、雨水や土壌にさらされることが多くあります。電磁クラッチ内のベアリングが損傷すると、異音が発生します。
②電磁クラッチ自体の問題に加えて、コンプレッサの駆動ベルトの締め付けも電磁クラッチの寿命に直接影響します。伝動ベルトが緩すぎると電磁クラッチが滑りやすくなり、締めすぎると電磁クラッチの負荷が増加します。伝動ベルトの締め付けが適切でないと、コンプレッサは軽い力で作動せず、重い力で作動するとコンプレッサが損傷します。駆動ベルト作動時にコンプレッサのプーリーと発電機のプーリーが同一平面上にない場合、駆動ベルトやコンプレッサの寿命が短くなります。
③ 電磁クラッチの繰り返しの吸入と閉鎖もコンプレッサーの異音の原因となります。例えば、発電機の発電量が不足している、エアコンの圧力が高すぎる、エンジンの負荷が大きすぎるなどの場合、電磁クラッチが繰り返し引き込まれることがあります。
④電磁クラッチとコンプレッサー取付面の間には一定の隙間が必要です。隙間が大きすぎると衝撃も大きくなります。一方、隙間が小さすぎると、運転中に電磁クラッチがコンプレッサー取付面に干渉し、異音の原因となります。
⑤ コンプレッサーは作動時に確実な潤滑が必要です。コンプレッサーの潤滑油が不足したり、潤滑油が適切に使用されていない場合、コンプレッサー内部で深刻な異音が発生し、コンプレッサーの摩耗や廃棄につながる可能性があります。
（2）漏れ冷媒漏れは、エアコンシステムで最も一般的な問題です。コンプレッサーの漏れ箇所は通常、コンプレッサーと高圧パイプおよび低圧パイプの接合部にあり、設置場所の関係で確認が困難な場合が多いです。エアコンシステムの内部圧力は非常に高く、冷媒が漏れるとコンプレッサーオイルが失われ、エアコンシステムが作動しなくなったり、コンプレッサーの潤滑不良を引き起こしたりします。エアコンのコンプレッサーには圧力リリーフ保護弁が付いています。圧力リリーフ保護弁は通常、使い捨てです。システム圧力が高くなりすぎた場合は、圧力リリーフ保護弁を適時に交換する必要があります。
（3）作動しない エアコンのコンプレッサーが作動しない原因は様々ですが、通常は関連する回路の不具合が原因です。コンプレッサーの電磁クラッチに直接電源を供給すれば、コンプレッサーが損傷していないかどうかを事前に確認できます。
エアコンのメンテナンスに関する注意事項
冷媒を取り扱う際に注意すべき安全上の問題
（１）冷媒を密閉された空間や火気の近くで取り扱わないでください。
（２）保護メガネを着用しなければならない。
（３）液状冷媒が目に入ったり、皮膚に付着したりしないようにしてください。
（4）冷媒タンクの底を人に向けないでください。一部の冷媒タンクには底に緊急排気装置が付いています。
（５）冷媒タンクを４０℃以上のお湯に直接入れないでください。
（6）液状冷媒が目に入ったり、皮膚に付着した場合は、こすらずに、すぐに多量の冷水で洗い流し、すぐに病院に行って医師の診察を受けてください。自分で対処しようとしないでください。
