JP2011052649A - リニア電動式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間使用しても、冷媒の圧縮効率を維持可能なリニア電動式圧縮機を提供する。
【解決手段】本発明のリニア電動式圧縮機１００は、第１、２シリンダブロック１、３、シェル５、センターハウジング７、第１、２エンドプレート１１、１３、弁ユニット２５ａ、ピストン２７、第１、２コイルばね４９、５１、コイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂ及び永久磁石３５、３７を備えている。ピストン２７は、ピストンロッド２９と、ピストンロッド２９の両端に一体に設けられ、第１、２シリンダボア１ａ、３ａ内を摺接する第１、２ピストンヘッド３１、３３とからなる。ピストンロッド２９周りのばね室７ｃは吸入室５３とともに冷却室５５ａを形成する。冷却室５５ａは吸入機構５６ａを介して圧縮室４５と連通している。
【選択図】図１

Description

本発明は、リニア電動式圧縮機に関する。

特許文献１に従来のリニア電動式圧縮機が開示されている。このリニア電動式圧縮機は、軸方向にシリンダボアが貫設されたシリンダブロックと、シリンダブロックの一端に接合されるエンドプレートと、シリンダボアとエンドプレートとの間に設けられ、シリンダボア側を圧縮室とし、エンドプレート側を吐出室及び吸入室とする弁ユニットと、シリンダボア内に往復動可能に収容され、弁ユニットとの間に圧縮室を形成するピストンと、シリンダボア内でピストンを往復動させる付勢力を有するばねと、シリンダブロックに設けられたコイルと、ピストンに設けられ、コイルによって生じる電磁力によってばねとともにピストンを往復動させる永久磁石とを備えている。ピストンは、ピストンロッドと、ピストンロッドの一端に一体に設けられ、シリンダボア内を摺接するピストンヘッドとからなる。永久磁石はピストンロッドに設けられ、コイルはピストンロッド周りに設けられている。

このリニア電動式圧縮機では、コイルに周期的な給電を行うことでコイル周りに周期的に変化する電磁力を生じ、ピストンの永久磁石がその電磁力に引き付けられたり、引き離されたりする。このため、ピストンはシリンダボア内で往復動する。この際、ばねの固有振動数による共振によってもピストンが往復動する。このピストンの往復動により、吸入圧力の冷媒である吸入冷媒は吸入室から圧縮室に吸入される。そして、その冷媒は、圧縮室で圧縮された後、吐出室へ吐出される。このため、これらのリニア電動式圧縮機は、電気制御によって冷媒の圧縮作用を行うことができることから、電気自動車等の空調装置として採用可能であると考えられる。

特開平９−１９５９２８号公報

ところで、永久磁石は、フェライト磁石の他、希土類磁石においても、高温下において磁力が低下してしまう（高温減磁）。特に、希土類磁石は、磁力が強いことから、大きな推力でピストンを往復動させやすく、リニア電動式圧縮機の小型化にも寄与すると考えられるが、２００°Ｃ程度を超える高温下でこの傾向が大きい。

この点、上記従来のリニア電動式圧縮機では、ピストンが往復動する際にピストンとシリンダボアとの間で摩擦熱が生じる。また、圧縮された冷媒は高温となるため、ピストンは高温に晒される。このような状況下において、永久磁石が高温減磁してしまう。このため、このリニア電動式圧縮機では、長期間に亘ってコイル周りに同一の電磁力を生じさせても、徐々にピストンに生じる推力が低下し、ピストンが冷媒を圧縮し難くなり、冷媒の圧縮効率が低下してしまう。

上記特許文献１では、シリンダブロック及びピストンを冷却するためのパイプを設けることとしているが、このパイプでは永久磁石を効果的に冷却することができない。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、長期間使用しても、冷媒の圧縮効率を維持可能なリニア電動式圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明のリニア電動式圧縮機は、軸方向にシリンダボアが形成されたハウジングと、該ハウジングの一端に接合されるエンドプレートと、該シリンダボアと該エンドプレートとの間に設けられ、該シリンダボア側を圧縮室とする弁ユニットと、該シリンダボア内に往復動可能に収容され、該弁ユニットとの間に該圧縮室を形成するピストンと、該ハウジングに設けられたコイルと、該ピストンに設けられ、該コイルによって生じる電磁力によって該ピストンを往復動させる永久磁石とを備え、
前記ピストンは、ピストンロッドと、該ピストンロッドの一端に一体に設けられ、前記シリンダボア内を摺接するとともに前記永久磁石が設けられたピストンヘッドとからなり、
前記ハウジングには、吸入冷媒が導入され、該ピストンロッド周りに連通する冷却室が形成され、
該冷却室は吸入機構を介して前記圧縮室に連通していることを特徴とする（請求項１）。

本発明のリニア電動式圧縮機では、ハウジングにピストンロッド周りに連通する冷却室が形成されている。冷却室には低温の吸入冷媒が導入されるため、ピストンロッド周りが冷却される。このため、ピストンヘッドに設けられた永久磁石が効果的に冷却され、永久磁石が高温減磁し難い。このため、このリニア電動式圧縮機では、長期間の使用時にピストンに生じる推力が低下し難い。そして、この冷却室は吸入機構を介して圧縮室と連通しているため、冷却室内の吸入冷媒は吸入機構を経て圧縮室に吸入される。そして、その冷媒は、圧縮室で圧縮された後、吐出室へ吐出される。

したがって、本発明のリニア電動式圧縮機は、長期間使用しても、冷媒の圧縮効率を維持することが可能である。

また、このリニア電動式圧縮機は、永久磁石を冷却するための特別なパイプを必要としないため、大型化せず、車両等への優れた搭載性を発揮することができる。

本発明のリニア電動式圧縮機は、ピストンの一端のみに圧縮室を形成するものでもよく、ピストンの両端に圧縮室を形成するものでもよい。

このリニア電動式圧縮機において、吸入機構は、ピストン内に形成され、冷却室と連通する吸入通路と、ピストンヘッドに設けられ、吸入行程で吸入通路を圧縮室に連通させる吸入弁とを有し得る。また、エンドプレートには吐出室が形成され得る。そして、弁ユニットは吐出行程で圧縮室を吐出室に連通させる吐出弁を有し得る（請求項２）。

この場合、吸入冷媒は、ピストン内の吸入通路を通過した後、ピストンヘッドに設けられた吸入弁を介して圧縮室に至ることとなる。すなわち、このリニア電動式圧縮機内に導入された吸入冷媒は冷却室の他、ピストン内の吸入通路にも存在することとなる。このため、吸入通路内の吸入冷媒によってピストンの内側からピストンを冷却することもできる。このため、ピストンを一層効果的に冷却することができる。このため、ピストンヘッドに設けられた永久磁石を一層効果的に冷却できる。

また、この場合、エンドプレートに吐出室が形成されているため、ピストンは吐出室と直接接触することがない。このため、冷媒が圧縮室で圧縮され、高温の冷媒となって吐出室に吐出されても、ピストンが吐出室内の冷媒によっては加熱され難くなる。

なお、ピストンヘッドに設けられる吸入機構は、フロート式の吸入弁が採用されても良く、リード式の吸入弁が採用されても良い。

また、このリニア電動式圧縮機において、エンドプレートには吐出室及び吸入室が形成され得る。また、吸入機構は、ハウジングに形成され、冷却室と吸入室とを連通する吸入通路を有し得る。そして、弁ユニットは、吐出行程で圧縮室を吐出室に連通させる吐出弁と、吸入行程で吸入室を圧縮室に連通させる吸入弁とを有し得る（請求項３）。

この場合にも、冷却室内の吸入冷媒によりピストンヘッドに設けられた永久磁石を効果的に冷却できる。また、ピストンは、吐出室とは直接接触していないため、吐出室内の冷媒によっては加熱され難い。

このリニア電動式圧縮機において、ピストンヘッドには、冷却室から永久磁石の背面まで延びる冷却通路が形成されていることが好ましい（請求項４）。この場合、冷却通路内に存在する吸入冷媒により永久磁石を直接冷却することができるため、永久磁石をより一層効果的に冷却できる。

このリニア電動式圧縮機において、エンドプレートは前記ハウジングの両端に接合される一対であり得る。また、弁ユニットは、シリンダボアと各エンドプレートとの間に設けられる一対であり得る。そして、ピストンヘッドは、ピストンロッドの両端に一体に設けられる一対であることが好ましい（請求項５）。この場合には、リニア電動式圧縮機は、ピストンの両端に圧縮室が形成される。このため、冷媒の圧縮効率を高く維持するとともに、リニア電動式圧縮機を小型化することができる。

このリニア電動式圧縮機において、シリンダボア内でピストンを往復動させる付勢力を有する付勢部材を備え、ピストンロッドは両ピストンヘッドより小径であり得る。また、ハウジングは両ピストンヘッド間にばね座を有し得る。そして、ばね座と両ピストンヘッドとの間には、ピストンロッド周りに位置する付勢部材としてのコイルばねが設けられていることが好ましい（請求項６）。この場合には、コイルによって生じた電磁力に加えて、付勢部材の固有振動数による共振によってもピストンを往復動させることが可能である。また、圧縮室内に付勢部材を設ける必要がないため、圧縮室を大きく確保することができる。また、コイルばねがピストンヘッドよりも大径にならない。このため、リニア電動式圧縮機を小型化しつつ、冷媒の圧縮効率を高く維持することができる。

このリニア電動式圧縮機において、ハウジングは、シリンダボアが貫設されたシリンダブロックと、シリンダブロックの外側に設けられ、シリンダブロックとの間にコイルを保持するシェルとを有することが好ましい（請求項７）。この場合、シリンダブロックとシェルとの間に容易にコイルを設けることが可能になり、リニア電動式圧縮機の製造を容易にすることができる。

実施例１のリニア電動式圧縮機を示す断面図である。 実施例１のリニア電動式圧縮機を用いた車両用空調装置の摸式構造図である。 実施例１のリニア電動式圧縮機の一部を拡大して示す断面図である。 実施例１のリニア電動式圧縮機におけるコイル及び永久磁石を示す説明図である。 実施例１のリニア電動式圧縮機における第１スペーサの拡大断面図である。 実施例１のリニア電動式圧縮機に係り、吸入行程のピストンの一部を示す拡大断面図である。 実施例１のリニア電動式圧縮機に係り、吐出行程のピストンの一部を示す拡大断面図である。 実施例２のリニア電動式圧縮機の一部を拡大して示す断面図である。 実施例３のリニア電動式圧縮機を示す断面図である。 実施例３のリニア電動式圧縮機の一部を拡大して示す断面図である。 実施例４のリニア電動式圧縮機の一部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例１〜４を図面を参照しつつ説明する。

（実施例１）
図１に示す実施例１のリニア電動式圧縮機１００は、ハイブリッド車や電気自動車等の空調装置として採用されている。このリニア電動式圧縮機１００は、第１、２シリンダブロック１、３、シェル５及びセンターハウジング７によってハウジング９が構成されている。第１シリンダブロック１には軸方向に第１シリンダボア１ａが貫設され、第２シリンダブロック３には軸方向に第２シリンダボア３ａが貫設されている。第１、２シリンダボア１ａ、３ａは設計上は同軸かつ同径にされている。

第１、２シリンダブロック１、３は、第１、２シリンダボア１ａ、３ａ周りにフランジ１ｂ、３ｂを有しており、フランジ１ｂ、３ｂが両端に位置するようにシェル５内に収納されている。シェル５内では、第１、２シリンダブロック１、３間にセンターハウジング７が設けられている。センターハウジング７には第１、２シリンダボア１ａ、３ａと設計上同軸かつ同径の収納孔７ａが貫設されている。

シェル５の両端には第１、２ガスケット１０、１２を介して第１、２エンドプレート１１、１３が接合されている。第１、２エンドプレート１１、１３には第１、２吐出室１１ａ、１３ａが形成されており、第１ガスケット１０と第１エンドプレート１１との間には第１弁板１５が挟持され、第２ガスケット１２と第２エンドプレート１３との間には第２弁板１７が挟持されている。第１、２エンドプレート１１、１３には、第１、２吐出室１１ａ、１３ａと連通する第１、２吐出ポート１１ｂ、１３ｂが貫設されている。第１吐出室１１ａは第１吐出ポート１１ｂによって図２に示す配管１０１に接続され、第２吐出室１３ａは第２吐出ポート１３ｂによって配管１０２に接続されている。

図３に示すように、第１弁板１５には吐出口１５ａが貫設されている。また、第１弁板１５の第１吐出ポート１１ｂ側には、吐出口１５ａを開閉可能なリード式の吐出弁１９ａと、吐出弁１９ａの開度を規制するリテーナ２１ａとがリベット２３によって設けられている。第１弁板１５、吐出弁１９ａ、リテーナ２１ａ及びリベット２３が第１弁ユニット２５ａである。第２弁板１７側も同様である。

図１に示すように、第１、２シリンダボア１ａ、３ａ及び収納孔７ａ内には往復動可能にピストン２７が収納されている。ピストン２７は、ピストンロッド２９と、このピストンロッド２９の一端に一体に設けられ、第１シリンダボア１ａ内を摺接する第１ピストンヘッド３１と、ピストンロッド２９の他端に一体に設けられ、第２シリンダボア３ａ内を摺接する第２ピストンヘッド３３とからなる。

第１ピストンヘッド３１は、図３及び図４に示すように、外周面に永久磁石３５、３７を固定するヘッド本体３９と、ヘッド本体３９と一体的に設けられ、第１シリンダボア１ａの内面に対して永久磁石３５、３７の外周面を離間する第１、２スペーサ４１、４３とを有している。

永久磁石３５、３７は筒状をなしている。永久磁石３５、３７は希土類磁石からなる。永久磁石３５は外周面側がＮ極、内周面側がＳ極とされ、永久磁石３７は外周面側がＳ極、内周面側がＮ極とされている。なお、永久磁石３５は外周面側がＳ極、内周面側がＮ極とされ、永久磁石３７は外周面側がＮ極、内周面側がＳ極とされていてもよい。

ヘッド本体３９に第２スペーサ４３が圧入され、次いで永久磁石３７、３５がヘッド本体３９に挿入され、次いでヘッド本体３９に第１スペーサ４１が圧入されることにより、永久磁石３５、３７はヘッド本体３９上で第１、２スペーサ４１、４３に挟持されている。第１ピストンヘッド３１は第１スペーサ４１側が圧縮室４５とされている。

図５に示すように、ヘッド本体３９内には圧縮室４５に向かって開く吸入通路２９ａが形成されている。第１スペーサ４１には吸入通路２９ａと連通する弁口４１ａが形成されており、弁口４１ａ内にはフロート式の吸入弁４７が収納されている。弁口４１ａは圧縮室４５側に係止片４１ｂを有しており、弁口４１ａ内には、吸入通路２９ａを開いた時に脱落しないようにフロート式の吸入弁４７が収納されている。吸入弁４７の外周縁には、吸入通路２９ａを開いた時に係止片４１ｂと当接する複数の係止片４７ａが形成されており、各係止片４７ａ間は切欠き４７ｂとされている。吸入弁４７及び第１スペーサ４１が吸入弁機構５０ａを構成している。なお、第２ピストンヘッド３３側も同様である。

図１に示すように、ピストンロッド２９の両端に第１ピストンヘッド３１と第２ピストンヘッド３３とが圧入されている。ピストンロッド２９は第１、２ピストンヘッド３１、３３よりも小径である。ピストンロッド２９内には、中央で径方向に開き、軸方向に延びる吸入通路２９ａが形成されている。図３に示すように、吸入通路２９ａは、第１ピストンヘッド３１側の吸入弁機構５０ａを介して圧縮室４５と連通している。吸入通路２９ａ及び吸入弁機構５０ａが吸入機構５６ａである。第２ピストンヘッド３３側も同様である。吸入通路２９ａは中央で、後述するばね室７ｃと連通している。

図１に示すように、センターハウジング７には、第１、２シリンダブロック１、３の端面から同一の距離をなす中央位置に、ばね座７ｂが収納孔７ａ内に突出する形状で形成されている。収納孔７ａの内面とピストンロッド２９の外周面との間はばね室７ｃとされている。ばね室７ｃ内には付勢部材としての第１、２コイルばね４９、５１が収納されている。

第１コイルばね４９は、予圧縮された状態で、一端がばね座７ｂに当接し、他端が第１ピストンヘッド３１の第２スペーサ４３に当接している。第２コイルばね５１は、同様に予圧縮された状態で、一端がばね座７ｂに当接し、他端が第２ピストンヘッド３３の第２スペーサ（符号なし）に当接している。

センターハウジング７とシェル５との間には吸入室５３が形成されている。センターハウジング７には、吸入室５３とばね室７ｃとを連通する連通孔７ｄが貫設されている。吸入室５３及びばね室７ｃが冷却室５５ａである。シェル５には吸入室５３と連通する吸入ポート５ａが貫設されている。吸入ポート５ａは図２に示す配管１０３に接続されている。シェル５には吸入室５３を閉鎖するカバー５７も固定されており、カバー５７には後述するコイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂと接続される図示しない端子が固定されている。

第１、２シリンダブロック１、３とシェル５との間には第１、２保持部材５９、６１に保持された状態でコイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂが設けられている。コイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂは第１、２ピストンヘッド３１、３３周りに設けられている。第１、２シリンダブロック１、３及び第１、２保持部材５９、６１は磁性体からなる。なお、第１、２シリンダブロック１、３を非磁性体で構成することもできる。

このリニア電動式圧縮機１００は、図２に示すように、配管１０１及び配管１０２が配管１０４に接続され、配管１０４は凝縮器１０５に接続されている。凝縮器１０５は配管１０６によって膨張弁１０７及び蒸発器１０８に接続され、蒸発器１０８は配管１０３に接続されている。また、中間室５３内の端子はリード線１０９によって給電装置１１０に接続されている。給電装置１１０は電気制御されるようになっている。

以上のように構成されたリニア電動式圧縮機１００では、給電装置１１０によってコイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂに周期的な給電を行うことでコイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂ周りに周期的に変化する電磁力を生じる。この際、図４に示すように、コイル６３ａが第１ピストンヘッド３１の永久磁石３５を引き付ければ、コイル６３ｂが第１ピストンヘッド３１の永久磁石３７を引き離そうとする。逆に、コイル６３ａが第１ピストンヘッド３１の永久磁石３５を引き離せば、コイル６３ｂが第１ピストンヘッド３１の永久磁石３７を引き付けようとする。このため、このリニア電動式圧縮機１００では、大きな推力でピストン２７を往復動させることが可能になっている。特に、このリニア電動式圧縮機１００では、永久磁石３５、３７が希土類磁石であるため、小型でありながら、推力が大きくなっている。

このため、ピストン２７の永久磁石３５、３７（第１ピストンヘッド３１の永久磁石のみ符号で示す。）が６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂによって生じる電磁力に引き付けられたり、引き離されたりする。このため、ピストン２７は第１、２シリンダボア１ａ、３ａ内で往復動する。この際、第１、２コイルばね４９、５１の固有振動数による共振によってもピストン２７は往復動する。このピストン２７の往復動により、冷媒の吸入、圧縮及び吐出のそれぞれの行程が行われる。すなわち、蒸発器１０８から配管１０３に出た吸入冷媒は、吸入ポート５ａから冷却室５５ａ及び吸入機構５６ａを経てから圧縮室４５に吸入される。そして、その冷媒は、圧縮室４５で圧縮された後、第１、２吐出室１１ａ、１３ａへ吐出される。第１、２吐出室１１ａ、１３ａ内の冷媒は配管１０１、１０２を経て凝縮器１０５、膨張弁１０７及び蒸発器１０８に至る。このリニア電動式圧縮機１００は、電気制御によって冷媒の圧縮作用を行うことができることから、電気自動車等の空調装置として好適に空調を行うことが可能である。例えば、車両がハイブリッドエンジンを搭載しており、停車している間にそのエンジンが停止していても、このリニア電動式圧縮機１００によって好適な空調が可能である。

また、このリニア電動式圧縮機１００では、ピストン２７が一往復する間に冷媒を２回圧縮することが可能であるため、ピストンの一端のみに圧縮室を形成するリニア電動式圧縮機に比べ、単位時間当たりの冷媒の圧縮能力を高くすることができる。

このリニア電動式圧縮機１００では、センターハウジング７とシェル５との間に吸入室５３が形成されている。この吸入室５３は、ピストン２７のピストンロッド２９周りに形成されたばね室７ｃとともに冷却室５５ａを形成している。また、第１ピストンヘッド３１に吸入弁機構５０ａが設けられ、ピストンロッド２９内及びヘッド本体３９内に吸入通路２９ａが貫設されている。そして、第１エンドプレート１１に吐出室１１ａが形成されている（第１ピストンヘッド３１側のみ符号で示す。）。これらのため、吸入ポート５ａからこのリニア電動式圧縮機１００内に導入された吸入冷媒は、冷却室５５ａから吸入機構５６ａを介して圧縮室４５内に至ることになる。冷却室５５ａ、吸入通路２９ａ内の吸入冷媒は低温であるため、ピストンロッド２９の外周及び内側がともに冷却されることとなる。このため、ピストン２７は、摩擦や圧縮によって加熱されても、その吸入冷媒によって効果的に冷却される。このため、第１ピストンヘッド３１に設けられた永久磁石３５、３７が効果的に冷却される。このため、永久磁石３５、３７が高温減磁し難い。第２ピストンヘッド３３側も同様である。このため、このリニア電動式圧縮機１００では、長期間の使用時にピストン２７に生じる推力が低下し難く、ピストン２７は冷媒を効果的に圧縮する。

図６及び図７を用いて吸入弁機構５０ａ及び第１弁ユニット２５ａの作用についてより詳細に説明する。図６及び図７中、太い矢印は第１ピストンヘッド３１の摺動方向を示し、細い矢印は冷媒の吸入経路及び吐出経路を示している。

図６に示すように、第１ピストンヘッド３１が第１弁ユニット２５ａから離反する方向に第１シリンダボア１ａ内を摺動すれば、すなわち、吸入行程においては、圧縮室４５内が低圧となり、吸入弁４７が弁口４１内を移動し、吸入通路２９ａが開かれる。このため、吸入通路２９ａ内の吸入冷媒は、吸入通路２９ａから吸入弁４７の切欠き４７ｂと係止片４１ｂとの間隙を通過して圧縮室４５内へ吸入される。この時、吐出口１５ａは吐出弁１９ａによって閉じられている。

図７に示すように、第１ピストンヘッド３１が第１弁ユニット２５ａに近づく方向に第１シリンダボア１ａ内を摺動すれば、すなわち、圧縮行程においては、圧縮室４５内の吸入冷媒が圧縮される。この時、圧縮室４５内の冷媒の圧力により吸入弁４７が弁口４１ａ内を移動し、吸入通路２９ａが閉じられる。圧縮室４５内の冷媒の圧力が上昇することにより、吐出弁１９ａが開かれる。すなわち、吐出行程において、冷媒は吐出口１５ａを経て吐出室１１ａへ吐出される。吐出室１１ａ内の冷媒は高温であるが、第１エンドプレート１１と第１シリンダブロック１との間にはガスケット１０が存在し、ピストン２７は吐出室１１ａとは直接接触していない。第２ピストンヘッド３３側も同様である。このため、ピストン２７は吐出室１１ａ、１３ａ内の冷媒によっては加熱され難い。

したがって、このリニア電動式圧縮機１００は、長期間使用しても、冷媒の圧縮効率を維持することが可能である。

また、このリニア電動式圧縮機１００は、永久磁石３５、３７を冷却するための特別なパイプを必要としないため、大型化せず、車両等への優れた搭載性を発揮することができる。

さらに、このリニア電動式圧縮機１００では、シェル５の両端に第１、２エンドプレート１１、１３が接合され、第１ガスケット１０と第１エンドプレート１１との間には第１弁板１５が挟持され、第２ガスケット１２と第２エンドプレート１３との間には第２弁板１７が挟持されている。また、ピストンロッド２９の一端に一体に設けられた第１ピストンヘッド３１と、ピストンロッド２９の他端に一体に設けられた第２ピストンヘッド３３とを有している。このように両頭のピストンを採用しているため、ピストン２７が一往復する間に冷媒を２回圧縮することが可能であり、このリニア電動式圧縮機１００を小型化しても、単位時間当たりの冷媒の圧縮能力を高くすることができる。

また、このリニア電動式圧縮機１００では、ピストンロッド２９が第１、２ピストンヘッド３１、３３より小径である。また、センターハウジング７がばね座７ｂを有し、ばね座７ｂと第１、２ピストンヘッド３１、３３との間に第１、２コイルばね４９、５１が設けられている。このため、圧縮室４５内に付勢部材を設ける必要がないため、圧縮室４５を大きく確保することができる。また、第１、２コイルばね４９、５１が第１、２ピストンヘッド３１、３３よりも大径にならない。このため、このリニア電動式圧縮機１００は、小型でありながら、冷媒の圧縮効率を高く維持することができる。

さらに、このリニア電動式圧縮機１００は、ハウジング９が第１、２シリンダブロック１、３とシェル５とを有しているため、第１、２シリンダブロック１、３とシェル５との間に容易にコイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂを設けることが可能であり、容易に製造が可能である。

なお、第１、２ピストンヘッド３１、３３は、第２スペーサ４３を有していなくともよい。この場合、ばね室７ｃ内の吸入冷媒が永久磁石３５、３７に直接届くため、効率よく永久磁石３５、３７を冷却することができる。

（実施例２）
実施例２のリニア電動式圧縮機２００では、図８に示すように、第１ピストンヘッド３１に永久磁石３５の内周面と吸入通路２９ａとを連通する第１冷却経路３９ｂが貫設され、第１ピストンヘッド３１及びピストンロッド２９に永久磁石３７の内周面と吸入通路２９ａとを連通する第２冷却経路３９ｃが貫設されている。第２ピストンヘッド３３側も同様である。他の構成は実施例１と同様であり、同一の構成については同一符号を付して構成の詳細な説明は省略する。

このリニア電動式圧縮機２００では、冷却通路３９ｂ、３９ｃ内の吸入冷媒が永久磁石３５、３７を直接冷却することができる。他の作用効果は実施例１と同様である。

（実施例３）
実施例３のリニア電動式圧縮機３００では、図９に示すように、第１、２エンドプレート７１、７３にそれぞれ二箇所の空間が形成されている。第１エンドプレート７１側の二箇所の空間は第１吐出室７１ａ及び第１吸入室７１ｂである。また、第２エンドプレート７３側の二箇所の空間は第２吐出室７３ａ及び第２吸入室７３ｂである。第１、２エンドプレート７１、７３には、第１、２吐出室７１ａ、７３ａと連通する第１、２吐出ポート７１ｃ、７３ｃが貫設されている。第１ガスケット１０と第１エンドプレート７１との間には第１弁板７５が挟持され、第２ガスケット１２と第２エンドプレート７３との間には第２弁板７７が挟持されている。

第１吐出室７１ａは第１吐出ポート７１ｃによって図２に示す配管１０１に接続されている。また、第２吐出室７３ａは第２吐出ポート７３ｃによって配管１０２に接続されている。

図１０に示すように、第１弁板７５には吐出口７５ａ及び吸入口７５ｂが貫設されている。また、第１弁板７５には、連通口７５ｃが貫設されている。第１弁板７５の第１吐出ポート７１ｃ側には、吐出口７５ａを開閉可能なリード式の吐出弁１９ｂと、吐出弁１９ｂの開度を規制するリテーナ２１ｂとが設けられている。吐出口７５ａ、吐出弁１９ｂ及びリテーナ２１ｂが吐出弁機構８０である。第１弁板７５の圧縮室４５側には、吸入口７５ｂを開閉可能なリード式の吸入弁２０が設けられている。また、第１シリンダボア１ａの内面には、吸入弁２０と当接して吸入弁２０の開度を調整する切欠き１ｃが形成されている。吸入口７５ｂ、吸入弁２０及び切欠き１ｃが吸入弁機構５０ｂである。第１弁板７１、吐出弁機構８０及び吸入弁機構５０ｂが第１弁ユニット２５ｂである。第２弁板７７側も同様である。

図９に示すように、シェル６とセンターハウジング７との間には中間室５３ａが形成されている。この中間室５３ａ及びばね室７ｃが冷却室５５ｂである。また、シェル６には、吸入通路６ａ、連通口６ｂ及び吸入ポート６ｃが貫設されている。吸入通路６ａは連通口７５ｃを介して第１吸入室７１ｂと連通しており、連通口７７ｃを介して第２吸入室７３ｂと連通している。さらに、吸入通路６ａは連通口６ｂを介して冷却室５５と連通している。吸入通路６ａ及び吸入弁機構５０ｂが吸入機構５６ｂである。吸入ポート６ｃは、ピストンロッド３０の軸芯を跨いで吸入通路６ａから最も離れた位置に設けられている。吸入ポート６ｃは配管１０３に接続されている（図２参照）。

図９に示すように、このリニア電動式圧縮機３００では、ピストン２８が備えられている。ピストン２８では、実施例１のピストンロッド２９に替えてピストンロッド３０が採用されている。また、同様にヘッド本体３９に替えてヘッド本体４０が採用され、第１スペーサ４１に替えて第１スペーサ４２が採用されている。ピストンロッド３０、ヘッド本体４０及び第１１スペーサ４２は中実にされている。他の構成は実施例１と同様であり、同一の構成については同一符号を付して構成の詳細な説明は省略する。

このリニア電動式圧縮機３００では、吸入弁機構５０ｂ及び吐出弁機構８０が以下のように作用することで冷媒を圧縮及び吐出する。すなわち、図１０に示すように、第１ピストンヘッド３１側が吸入行程にある時、吸入弁２０が開かれ、吸入室７１ｂ内の吸入冷媒が吸入口７５ｂを経て圧縮室４５に吸入される。第１ピストンヘッド３１側が圧縮行程に移行することで、圧縮室４５内の冷媒が圧縮される。この時、圧縮室４５内の冷媒の圧力により吸入弁２０が閉じられる。一方、圧縮室４５内の冷媒の圧力が上昇することにより、吐出弁１９ｂが開かれる。このため、吐出行程では、冷媒は、吐出口７５ａを経て吐出室７１ａへ吐出される。第２ピストンヘッド３３側も同様である。

このリニア電動式圧縮機３００では、吸入通路６ａ及び連通口６ｂ、７５ｃ、７７ｃを介して第１、２吸入室７１ｂ、７３ｂと冷却室５５ｂとが連通している。このため、ピストン２８は、摩擦や圧縮によって加熱されても、吸入冷媒によって効果的に冷却される。特に、吸入ポート６ｃが吸入通路６ａから最も離れた位置に設けられているため、吸入冷媒がピストンロッド３０の周囲を循環してピストンロッド３０を効果的に冷却する。このため、第１ピストンヘッド３１に設けられた永久磁石３５、３７が効果的に冷却される。第２ピストンヘッド３３側も同様である。

また、このリニア電動式圧縮機３００では、実施例１のリニア電動式圧縮機１００のようにピストンロッド３０内に吸入通路２９ａを貫設する必要がない。同様にヘッド本体４０に吸入通路２９ａを貫設する必要がなく、第１スペーサ４２に吸入弁機構５０ａ（図１参照）を設ける必要がない。これらのため、ピストン２８の構造を簡略化することができる。他の作用効果は実施例１と同様である。

（実施例４）
実施例４のリニア電動式圧縮機４００では、図１１に示すように、ピストンロッド３０及びヘッド本体４０対して、ばね室７ｃから永久磁石３５、３７の背面まで延びる冷却通路３９ｄが形成されている。第２ピストンヘッド３３側も同様である。なお、冷却通路３９ｄは複数本設けることもできる。他の構成は実施例３と同様であり、同一の構成については同一符号を付して構成の詳細な説明は省略する。このリニア電動式圧縮機４００の作用効果は実施例２及び実施例３と同様である。

以上において、本発明を実施例１〜４に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜３に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、本発明のリニア電動式圧縮機は、希土類磁石の他、フェライト磁石で永久磁石３５、３７を構成することも可能である。

本発明のリニア電動式圧縮機は、単体で用いられる場合の他、他の圧縮機と組み合わせて用いられてもよい。

また、第１、２スペーサ４１、４２、４３はＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなることも可能である。この場合には、ピストン２７が第１、２シリンダボア１ａ、３ａ内で好適に摺動する。

さらに、吸入弁機構５０ａは、リード式の吸入弁を採用することも可能である。

本発明は、ハイブリッド車の他、電動モータを用いた電気自動車等に搭載可能である。また、エンジンを用いた自動車に搭載可能であることはいうまでもない。

１ａ、３ａ…シリンダボア
９…ハウジング（１…第１シリンダブロック、３…第２シリンダブロック、５、６…シェル、７…センターハウジング）
１１、１３、７１、７３…エンドプレート（１１、７１…第１エンドプレート、１３、７３…第２エンドプレート）
４５…圧縮室
２５ａ、２５ｂ…弁ユニット
２７、２８…ピストン
６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂ…コイル
３５、３７…永久磁石
２９、３０…ピストンロッド
５５ａ、５５ｂ…冷却室
５６ａ、５６ｂ…吸入機構
２９ａ、６ａ…吸入通路
３１、３３…ピストンヘッド（３１…第１ピストンヘッド、３３…第２ピストンヘッド）
２０、４７…吸入弁
１１ａ、１３ａ、７１ａ、７３ａ…吐出室（１１ａ、７１ａ…第１吐出室、１３ａ、７３ａ…第２吐出室）
１９ａ、１９ｂ…吐出弁
５３ａ、７１ｂ、７３ｂ…吸入室（７１ｂ…第１吸入室、７３ｂ…第２吸入室）
３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ…冷却通路（３９ｂ…第１冷却通路、３９ｃ…第２冷却通路）
４１、４２、４３…スペーサ（４１、４２…第１スペーサ、４３…第２スペーサ）
４９、５１…付勢部材（４９…第１コイルばね、５１…第２コイルばね）
７ｂ…ばね座

Claims (7)

1. 軸方向にシリンダボアが形成されたハウジングと、該ハウジングの一端に接合されるエンドプレートと、該シリンダボアと該エンドプレートとの間に設けられ、該シリンダボア側を圧縮室とする弁ユニットと、該シリンダボア内に往復動可能に収容され、該弁ユニットとの間に該圧縮室を形成するピストンと、該ハウジングに設けられたコイルと、該ピストンに設けられ、該コイルによって生じる電磁力によって該ピストンを往復動させる永久磁石とを備え、
   前記ピストンは、ピストンロッドと、該ピストンロッドの一端に一体に設けられ、前記シリンダボア内を摺接するとともに前記永久磁石が設けられたピストンヘッドとからなり、
   前記ハウジングには、吸入冷媒が導入され、該ピストンロッド周りに連通する冷却室が形成され、
   該冷却室は吸入機構を介して前記圧縮室に連通していることを特徴とするリニア電動式圧縮機。
2. 前記吸入機構は、前記ピストン内に形成され、前記冷却室と連通する吸入通路と、前記ピストンヘッドに設けられ、吸入行程で該吸入通路を前記圧縮室に連通させる吸入弁とを有し、
   前記エンドプレートには吐出室が形成され、
   前記弁ユニットは吐出行程で該圧縮室を該吐出室に連通させる吐出弁を有している請求項１記載のリニア電動式圧縮機。
3. 前記エンドプレートには吐出室及び吸入室が形成され、
   前記吸入機構は、前記ハウジングに形成され、前記冷却室と該吸入室とを連通する吸入通路を有し、
   前記弁ユニットは、吐出行程で前記圧縮室を該吐出室に連通させる吐出弁と、吸入行程で該吸入室を該圧縮室に連通させる吸入弁とを有している請求項１記載のリニア電動式圧縮機。
4. 前記ピストンヘッドには、前記冷却室から前記永久磁石の背面まで延びる冷却通路が形成されている請求項１乃至３のいずれか１項記載のリニア電動式圧縮機。
5. 前記エンドプレートは前記ハウジングの両端に接合される一対であり、
   前記弁ユニットは、前記シリンダボアと各該エンドプレートとの間に設けられる一対であり、
   前記ピストンヘッドは、前記ピストンロッドの両端に一体に設けられる一対である請求項１乃至４のいずれか１項記載のリニア電動式圧縮機。
6. 前記シリンダボア内で前記ピストンを往復動させる付勢力を有する付勢部材を備え、
   前記ピストンロッドは両前記ピストンヘッドより小径であり、
   前記ハウジングは両該ピストンヘッド間にばね座を有し、
   該ばね座と両該ピストンヘッドとの間には、該ピストンロッド周りに位置する該付勢部材としてのコイルばねが設けられている請求項５記載のリニア電動式圧縮機。
7. 前記ハウジングは、前記シリンダボアが貫設されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの外側に設けられ、該シリンダブロックとの間に前記コイルを保持するシェルとを有する請求項１乃至６のいずれか１項記載のリニア電動式圧縮機。

Images