車のエアコンシステムは、特に暑い気候においては、運転の快適性に不可欠です。このシステムの心臓部にあるのが車のエアコンコンプレッサーで、冷媒を循環させ、冷却プロセスを可能にする役割を担っています。車のフォーラムでの洞察に満ちたスレッドなど、車のエアコンシステムに関する議論はオンライン上にたくさんありますが、車のエアコンコンプレッサーの内部構造を理解することは、車の愛好家やDIYメカニックにとって非常に有益です。
この記事では、フォード・フィエスタから最近交換されたユニットを分解することで、車のエアコンコンプレッサーの構造を詳しく見ていきます。この実践的な探求を通して、内部の部品を明らかにし、その機能を説明し、現代の車両で使用されているさまざまなタイプのコンプレッサーに光を当てます。自動車用エアコンのオタクな世界への技術的でありながら親しみやすい旅にご参加ください。
コンプレッサーの役割を簡単に理解するために、車のエアコンシステムの簡略化された概要を見てみましょう。
車のエアコンコンプレッサーは、気体状の冷媒を取り込み、圧縮して圧力と温度を大幅に上昇させます。この高温高圧の冷媒は、通常車の前部にあるコンデンサーに流れ込みます。コンデンサーは、多くの場合ファンによって補助され、冷媒を冷却し、高圧液体に凝縮させます。そこから、液体冷媒はエキスパンションバルブに到達する前に、ドライヤーを通過して水分を除去します。
エキスパンションバルブは、通常ダッシュボードの奥深くに配置されているエバポレーターへの冷媒の流れを正確に制御します。エバポレーターでは、液体冷媒が膨張して蒸発し、エバポレーターコイルを通過する車室内の空気から熱を吸収し、空気を冷却します。この冷却された空気が車の内部に循環し、エアコンシステムに期待する快適さを提供します。
現代の車のエアコンシステムは洗練されており、パフォーマンスと効率を最適化するためにさまざまなセンサーが統合されています。これらのセンサーは、内部および外部の温度、日射量、システム圧力を監視し、正確なエアコン動作のために車の制御システムにデータを供給します。
車のエアコンコンプレッサーの種類：クラッチ式 vs 可変容量式
車のエアコンコンプレッサーは、主に冷媒の流れをどのように作動させ、制御するかによって異なります。主なタイプは、クラッチベースのコンプレッサー、可変容量コンプレッサー、および両方の組み合わせです。
クラッチ式コンプレッサー: 古い車両によく見られるクラッチ式コンプレッサーは、オン/オフの原理で動作します。冷却が必要な場合、電磁クラッチが作動し、コンプレッサーをエンジンのベルト駆動に接続し、全容量で冷媒をポンプで送ります。クラッチが作動すると、明確な「カチッ」という音が聞こえることがよくあります。これらのシステムは、温度を維持するためにオンとオフを繰り返すため、断続的な冷却と燃費の低下につながる可能性があります。
可変容量コンプレッサー: 現代の車両では、可変容量コンプレッサーがよく使用されています。これらのコンプレッサーは、エンジンがオンになると継続的に動作しますが、冷却需要に基づいてポンプで送られる冷媒の量を巧みに調整します。この変調は、外部クラッチの作動と解除なしに内部的に実現されます。より安定した冷却と燃費の向上が期待できる一方で、初期の可変容量コンプレッサーは、積極的に冷却していない場合でもエンジンと一緒に作動するため、摩耗や潤滑に関する懸念がありました。
クラッチ・可変容量コンプレッサー: 両方のタイプの欠点に対処するために、現代の多くの車はクラッチ・可変容量コンプレッサーを採用しています。これらは、両方のシステムの利点を兼ね備えています。可変容量機構により効率的な冷却変調が可能になり、エアコンが不要な場合はクラッチがコンプレッサー全体を解除することで、不必要な摩耗やエンジンの抵抗を低減します。私たちが分解しているコンプレッサーは、フォード・フィエスタのクラッチ・可変容量タイプです。
車のエアコンコンプレッサーの分解：ステップバイステップの探求
フォード・フィエスタのエアコンコンプレッサーを交換したので、古いユニットの内部構造を探求することにしました。以下は、分解プロセスと明らかになった部品の詳細な説明です。
古いコンプレッサーと新しいコンプレッサーを並べた写真です。分解準備ができた古いユニットは、クラッチとコネクターがはっきりと見えます。
前面にある黒いプーリーに、電磁クラッチが内蔵されていることに注目してください。電気コネクターがこのクラッチを 작동させます。ハウジング上部にあるもう一つのコネクターは、可変容量機構の制御バルブ用です。黄色と灰色のプラスチックキャップは、輸送中のオイル漏れを防ぐため、入口ポートと出口ポートを密閉するためのものです。新しいコンプレッサーにオイルが事前に充填されているかどうかを確認することが重要です。エアコンシステムには正確な量の潤滑油が必要です。
このコンプレッサーは、フォード・モーター・カンパニーの純正部品で、2015年にハンガリーで製造され、現代の車両で一般的なR134A冷媒用に設計されています。
クラッチ機構をより詳しく見てみましょう。
電気リード線が電磁石に電力を供給しています。
プーリーとクラッチを取り外すには、シャフトの小さなボルトを緩める必要があります。プーリーを万力で固定することで、このボルトを簡単に取り外すことができます。
クラッチプレートの内側で、電磁石が作動時にどのようにプーリーに向かって引き寄せるかが見えます。
クラッチプレートはプーリーに直接結合し、クラッチが解除されるとプーリーはベアリング上で自由に回転します。クラッチプレート中心のスプラインは、コンプレッサーシャフトの対応するスプラインに接続し、結合時に直接的な動力伝達を保証します。
クラッチプレートアセンブリには、電磁石が非アクティブ化されたときにプレートをプーリーから分離するスプリングが含まれています。非結合時の小さなギャップは、クラッチの摩耗を示す可能性があります。
取り外した部品の配置図：ボルト、クラッチプレート、サーคลิップ、ベアリング付きプーリー、露出した電磁石を備えたコンプレッサー本体。
電磁石にはフェルトシールがあり、おそらく汚れやごみから保護するためです。
電磁石を取り外すと、クラッチスプロケットに緑色の染料が見えます – 冷媒漏れの明らかな兆候です。
コンプレッサーの正面図。緑色のオイルと染料が、フロントシール漏れ（コンプレッサーの一般的な故障箇所）を確認させています。スプラインシャフトはクラッチプレートに直接接続し、結合時にコンプレッサーを駆動します。
コンプレッサー前面の奥深くにベアリングとサーคลิップが見えます。理論的には交換可能ですが、フロントシール漏れは、人件費と部品の入手可能性のために、コンプレッサー全体の交換につながることが多いです。2015年モデルで97,000キロ走行にもかかわらず、このフォード・フィエスタは珍しいエアコンコンプレッサーの故障を経験しましたが、これらのユニットは一般的に信頼性が高いです。
コンプレッサー本体を分離すると、3つの主要なセクションが現れます。
上部セクションの内側には、ニードルベアリングとメインフロントシールが見えます。
フロントシールとベアリングの取り外しは困難で、損傷が生じました。このセクションには、可変容量機構の中核が収められています。
内部部品をさらに引き出すと、シャフト、斜板、ベースプレート、ピストンが見えます。
これらの内部部品のラベル付き図。
シャフト、斜板、ピストン、ベースプレートを完全に取り外した状態。
中央のハウジングセクションにはシリンダーが含まれています。
ピストン単体の写真。
可変容量機構の理解
可変容量コンプレッサーは、ピストンのストロークを変更することで冷媒出力を調整します。これは、斜板の角度によって制御されます。斜板の傾きが大きいほど、ピストンストロークが増加し、ポンプで送られる冷媒の量が増加します。
この機構の視覚的な説明については、このアニメーションビデオが明確なデモンストレーションを提供しています。
| 可変容量コンプレッサーアニメーション |
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結論
車のエアコンコンプレッサーを分解すると、その複雑な設計と動作を垣間見ることができます。部品、特に可変容量機構を理解することで、現代の自動車用エアコン技術に関する貴重な洞察が得られます。コンプレッサーの部品レベルでの修理は複雑で非現実的な場合が多いですが、この探求は、これらの不可欠な自動車部品内のエンジニアリングに対する私たちの理解を深めます。今の目標は、この分解されたコンプレッサーを、すべての車の愛好家のガレージに最適な教育用カットアウェイディスプレイに変えることです！
