自動車用エアコンのコンプレッサーは、自動車用エアコンの冷凍システムの心臓部であり、冷媒蒸気を圧縮・輸送する役割を担っています。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類できます。
圧縮機は、作動方式の違いによって、一般的に往復式と回転式に分類される。一般的な往復式圧縮機には、クランクシャフト式と軸ピストン式があり、一般的な回転式圧縮機には、回転ベーン式とスクロール式がある。
自動車用エアコンのコンプレッサーは、自動車用エアコンの冷凍システムの心臓部であり、冷媒蒸気を圧縮・輸送する役割を担っています。
分類
コンプレッサーは、非可変容量型と可変容量型の2種類に分けられます。
エアコンのコンプレッサーは、その内部動作方式によって、一般的に往復動式と回転式に分類される。
動作原理分類編集放送
作動原理の違いにより、エアコン用コンプレッサーは固定容量型コンプレッサーと可変容量型コンプレッサーに分類できる。
固定容量型コンプレッサー
固定容量型コンプレッサーの排気量は、エンジン回転数の増加に比例して増加します。冷却需要に応じて出力を自動的に変更することはできず、エンジンの燃料消費量に比較的大きな影響を与えます。その制御は一般的に、蒸発器の空気出口の温度信号を収集します。温度が設定温度に達すると、コンプレッサーの電磁クラッチが解除され、コンプレッサーは停止します。温度が上昇すると、電磁クラッチが作動し、コンプレッサーが作動を開始します。固定容量型コンプレッサーは、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、コンプレッサーは停止します。
可変容量型エアコンコンプレッサー
可変容量コンプレッサーは、設定温度に応じて出力電力を自動的に調整できます。空調制御システムは、蒸発器の空気出口の温度信号を収集するのではなく、空調配管内の圧力変化信号に応じてコンプレッサーの圧縮比を制御し、空気出口温度を自動的に調整します。冷凍プロセス全体を通して、コンプレッサーは常に作動しており、冷凍強度の調整は、コンプレッサー内部に設置された圧力調整弁によって完全に制御されます。空調配管の高圧端の圧力が高すぎると、圧力調整弁はコンプレッサー内のピストンストロークを短くして圧縮比を下げ、冷凍強度を下げます。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長くして冷凍強度を上げます。
仕事スタイルの分類
圧縮機は、作動方式の違いによって、一般的に往復式と回転式に分類される。一般的な往復式圧縮機には、クランクシャフト式と軸ピストン式があり、一般的な回転式圧縮機には、回転ベーン式とスクロール式がある。
クランクシャフト連結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、シリンダーの内壁、シリンダーヘッド、ピストンの上面で構成される作動容積が周期的に変化し、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す。広く使用されており、製造技術が成熟し、構造がシンプルで、加工材料や加工技術に対する要求が低く、コストも比較的低くなっています。適応性が高く、幅広い圧力範囲と冷凍能力の要求に対応でき、メンテナンス性にも優れています。
しかしながら、クランクシャフトコネクティングロッド式コンプレッサーには、高速回転ができない、機械が大きくて重く、軽量化が容易ではない、排気が断続的である、空気の流れが変動しやすい、運転中に大きな振動が発生するなど、明らかな欠点もいくつかある。
上記のようなクランクシャフト・コネクティングロッド式コンプレッサーの特性から、この構造を採用した小型コンプレッサーは少ない。現在、クランクシャフト・コネクティングロッド式コンプレッサーは、乗用車やトラックの大型空調システムに主に用いられている。
軸ピストン式コンプレッサー
軸ピストンコンプレッサーは第2世代コンプレッサーとも呼ばれ、一般的なものとしてはロッカープレート式または斜板式コンプレッサーがあり、これらは自動車用エアコンコンプレッサーの主流製品です。斜板式コンプレッサーの主要構成要素は、主軸と斜板です。シリンダーはコンプレッサーの主軸を中心として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主軸と平行です。ほとんどの斜板式コンプレッサーのピストンは、軸6気筒コンプレッサーのように、ダブルヘッドピストンとして作られており、3気筒がコンプレッサーの前部に、残りの3気筒がコンプレッサーの後部に配置されています。ダブルヘッドピストンは対向するシリンダー内で連動してスライドします。ピストンの一方の端が前部シリンダー内の冷媒蒸気を圧縮すると、ピストンのもう一方の端が後部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および低圧エア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チャンバーを接続します。傾斜板はコンプレッサの主軸に固定され、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鋼球ベアリングによって支持されます。主軸が回転すると、斜板も回転し、斜板の端がピストンを押して軸方向に往復運動させます。斜板が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、吸入のサイクルを完了し、これは2つのシリンダーの作業に相当します。軸方向6気筒コンプレッサの場合、3つのシリンダーと3つのダブルヘッドピストンがシリンダーブロックの断面に均等に配置されます。主軸が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、小型化と軽量化が比較的容易で、高速運転が可能です。構造がコンパクトで、高効率かつ信頼性の高い性能を備えています。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採用されています。
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にあるため、ローターはシリンダー内面の吸込口と排気口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複数の空間に分割します。主軸がローターを1回転させると、これらの空間の体積が連続的に変化し、冷媒蒸気の体積と温度もこれらの空間内で変化します。ロータリーベーンコンプレッサーには吸込弁がありません。これは、ベーンが冷媒の吸入と圧縮を行うためです。ブレードが2枚の場合、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量の変動は小さくなります。
ロータリーベーンコンプレッサーは、第3世代コンプレッサーとして、容積と重量を小さくできるため、狭いエンジンルームにも容易に配置でき、低騒音・低振動、高体積効率といった利点も相まって、自動車用エアコンシステムにも一部採用されている。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。
スクロールコンプレッサー
このようなコンプレッサは、第4世代コンプレッサと呼ばれることがあります。スクロールコンプレッサの構造は、主に動的静的タイプと二重回転タイプの2種類に分けられます。現在、動的静的タイプが最も一般的に使用されています。その作動部は、主に動的タービンと静的タービンで構成されています。動的タービンと静的タービンの構造は非常に似ており、どちらもエンドプレートと、エンドプレートから伸びるインボリュート螺旋歯で構成されています。この2つは偏心して配置され、その差は180°です。静的タービンは静止しており、可動タービンは特殊な回転防止機構の制約の下でクランクシャフトによって偏心回転および並進します。つまり、回転はなく、回転のみです。スクロールコンプレッサには多くの利点があります。たとえば、コンプレッサは小型軽量で、タービンの動きを駆動する偏心軸は高速回転できます。吸入弁と吐出弁がないため、スクロールコンプレッサは信頼性が高く、可変速動作と可変容量技術を容易に実現できます。スクロールコンプレッサーは、複数の圧縮室が同時に作動し、隣接する圧縮室間のガス圧差が小さく、ガス漏れが少なく、体積効率が高いという特長があります。コンパクトな構造、高効率・省エネルギー、低振動・低騒音、そして高い動作信頼性といった利点から、小型冷凍分野でますます広く使用されるようになり、コンプレッサー技術開発の主要な方向性の1つとなっています。
よくある不具合
エアコンのコンプレッサーは高速回転する作動部品であるため、故障する可能性が高い。一般的な故障としては、異音、漏れ、動作不良などが挙げられる。
（１）異音 コンプレッサーの異音には多くの原因があります。例えば、コンプレッサーの電磁クラッチが損傷している、コンプレッサー内部がひどく摩耗しているなどによって異音が発生する可能性があります。
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の一つです。コンプレッサーは高負荷下で低速から高速へと頻繁に切り替わるため、電磁クラッチには非常に高い性能が求められます。また、電磁クラッチの設置場所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、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、コンプレッサー駆動ベルトの張力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、伝動ベルトが張りすぎると電磁クラッチにかかる負荷が増加します。伝動ベルトの張力が適切でない場合、コンプレッサーは軽負荷時には作動せず、重負荷時には損傷する可能性があります。駆動ベルトが作動しているときに、コンプレッサープーリーとジェネレータープーリーが同一平面上にない場合、駆動ベルトまたはコンプレッサーの寿命が短くなります。
③ 電磁クラッチの吸引と閉鎖が繰り返されると、コンプレッサーに異音が発生することもあります。例えば、発電機の発電量が不足している場合、エアコンシステムの圧力が高すぎる場合、またはエンジンの負荷が大きすぎる場合などに、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の取り付け面の間には、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。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の取り付け面に干渉し、異音の原因となることがあります。
⑤ コンプレッサーは作動時に確実な潤滑が必要です。コンプレッサーに潤滑油が不足したり、潤滑油が適切に使用されなかったりすると、コンプレッサー内部で深刻な異音が発生し、最悪の場合、コンプレッサーが摩耗して廃棄されることになります。
（２）漏れ 冷媒漏れは、エアコンシステムで最もよくある問題です。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・低圧配管の接続部ですが、設置場所の関係で点検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が不十分になったりします。エアコンのコンプレッサーには圧力逃がし弁が付いています。圧力逃がし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、圧力逃がし弁を速やかに交換する必要があります。
（３）動作しない エアコンのコンプレッサーが動作しない理由は数多くありますが、通常は関連する回路の問題が原因です。コンプレッサーの電磁クラッチに直接電源を供給することで、コンプレッサーが損傷している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）冷媒は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）保護眼鏡を着用しなければならない。
（３）冷媒液が目に入ったり、皮膚に飛び散ったりしないようにする。
（４）冷媒タンクの底を人に向けないでください。冷媒タンクの中には底に緊急排気装置が付いているものもあります。
（５）冷媒タンクを４０℃以上の高温のお湯に直接入れないでください。
（６）液体冷媒が目に入ったり皮膚に触れたりした場合は、こすらずに、すぐに大量の冷水で洗い流し、すぐに病院に行って医師の専門的な治療を受けてください。自分で対処しようとしないでください。
