JP2021050665A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 運転時の静粛性を高める。【解決手段】 円筒状の内周面１２を有しているシリンダ１１と、シリンダ１１内に上死点と下死点との間で往復動可能に設けられ、シリンダ１１内を上死点側の圧縮室１６と下死点側の吸気室１７とに画成しているピストン１３と、ピストン１３の外周側の上死点側に設けられ、シリンダ１１の内周面１２との間をシールするシール部材１８と、を含んで構成されている。この上で、シリンダ１１の内周面１２とピストン１３の筒部１５との間には、ピストン１３が上死点から下死点に向けて移動するときに、吸気室１７の空気を圧縮室１６に導く気体導入路２０が設けられている。【選択図】 図１

Description

本開示は、例えば圧縮空気を生成する圧縮機に関する。

４輪自動車等の車両に搭載される圧縮機としては、リニアモータを駆動源として用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の従来技術によるリニアモータ式の圧縮機は、シリンダ内で往復動するピストンを直動推力により駆動できるので、回転運動を直線運動に変換するためのリンクを必要としない圧縮機である。このため、リニアモータ式の圧縮機は、従来のスライダクランク機構の圧縮機に比較して機械的損失が少なく、振動騒音の起振源も少ないので、高効率であり、低騒音に優位性がある。

特開２０１８−６２９１７号公報

ところで、圧縮機は、シリンダ内でピストンが往復動することにより、吸気弁を開弁させて吸込んだ空気等の気体を圧縮した後に吐出弁を開弁させて外部に吐出する構成となっている。この圧縮機の運転時には、流れる気体が吸気弁と吐出弁に衝突する上に、吸気弁と吐出弁がそれぞれ閉弁時に衝突音を発生するから、運転時の静粛性を高めるための障害となっている。

本発明の一実施形態の目的は、運転時の静粛性を高めることができるようにした圧縮機を提供することにある。

本発明の一実施形態は、円筒状の内周面を有しているシリンダと、該シリンダ内に上死点と下死点との間で往復動可能に設けられ、該シリンダ内を上死点側の圧縮室と下死点側の吸気室とに画成しているピストンと、前記ピストンの外周側の前記上死点側に設けられ、前記シリンダの内周面との間をシールするシール部材と、を含んで構成された圧縮機において、前記シリンダの内周面と前記ピストンの外周面との間には、前記ピストンが前記上死点から前記下死点に向けて移動するときに、前記吸気室の気体を前記圧縮室に導く気体導入路が設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、運転時の静粛性を高めることができる。

第１の実施形態によるリニアモータ式の圧縮機を示す縦断面図である。 図１中のピストンを下死点に配置した状態でシリンダ等と一緒に示す要部拡大の縦断面図である。 ピストンを上死点に配置した状態を図２と同様位置から見た要部拡大の縦断面図である。 リニアモータ式の圧縮機が適用されたエアサスペンションシステムを示す空気圧回路図である。 第２の実施形態によるシリンダとピストンを図２と同様位置から見た要部拡大の縦断面図である。 ピストンを上死点に配置した状態を図５と同様位置から見た要部拡大の縦断面図である。 シリンダとピストンを図５中の矢示VII−VII方向から見た横断面図である。

以下、本発明の実施形態による圧縮機を、リニアモータ式の圧縮機として構成した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。本実施形態では、リニアモータ式の圧縮機は、４輪自動車のエアサスペンションシステムの一部として車体に取付けられた場合を例示している。

図１ないし図４は、本発明の第１の実施形態を示している。図１において、リニアモータ式の圧縮機１は、リニアモータ２、圧縮部１０等を含んで構成されている。リニアモータ２は、電機子４のコイル（図示せず）に電流を流すことにより、可動子５を長さ方向（軸方向）に往復動させることで、圧縮部１０のピストン１３を同方向に往復動させる。

リニアモータ２は、リニアモータ式の圧縮機１（圧縮部１０）の駆動源として設けられ、例えば車体に取付けられている。リニアモータ２は、その外殻を構成するケーシング３と、ケーシング３内に配設された電機子４、可動子５、支持部材６およびばね７とを含んで構成されている。リニアモータ２のケーシング３は、軸方向の一側が開口し、軸方向の他側が閉塞された有底円筒状の中空容器として形成されている。ケーシング３の内部には、電機子４、可動子５、支持部材６およびばね７が収容されている。

電機子４と可動子５とは、電機子４への通電によって両者間に磁気的な吸引力と反発力とを発生する。これにより、平板状の可動子５は、一対の電機子４間でケーシング３内を長さ方向（軸方向）に往復動を繰返すように駆動される。ばね７は、例えば圧縮コイルばねにより構成され、可動子５をケーシング３の軸方向の一側（開口端側）に向けて常時付勢している。ばね７は、可動子５が軸方向で往復動するときに、軸方向に伸縮するように弾性的に撓み変形される。

リニアモータ２のケーシング３は、内部に電機子４および可動子５等からなるモータを収容している。このうち、可動子５は、ケーシング３から後述のシリンダ１１内に向けて突出し、前述したモータの駆動により往復動する出力軸５Ａを有している。この出力軸５Ａの突出端側には、後述のピストン１３が設けられている。

ケーシング３の軸方向他側（閉塞端側）には、筒状のインバータケース８が設けられ、このインバータケース８内には、制御用インバータ９（二点鎖線で図示）が設けられている。制御用インバータ９は、例えば電機子４に通電するための高電圧を発生するパワートランジスタ等を含んで構成されている。

次に、本実施形態の特徴部分となるシリンダ１１、ピストン１３等を備えた圧縮部１０の構成について詳細に説明する。

リニアモータ式の圧縮機１の圧縮部１０は、リニアモータ２とエアドライヤ２３との間に挟まれた状態で設けられている。圧縮部１０は、シリンダ１１、ピストン１３、シール部材１８、通気路１９および気体導入路２０を含んで構成されている。圧縮部１０は、リニアモータ２の可動子５と一緒にピストン１３が軸方向に往復動されるときに、シリンダ１１内で空気を圧縮して圧縮空気を発生させる。

シリンダ１１は、例えばアルミニウム合金等の金属材料を用いて段付きの円筒状に形成されている。シリンダ１１は、後述の内周面１２を有し、内周面１２には、ピストン１３が往復動（摺動）可能に挿嵌されている。ここで、シリンダ１１には、軸方向一側の端部を拡径することにより円環状の取付ベース１１Ａが形成されている。この取付ベース１１Ａは、ケーシング３の開口端側を閉塞するように当該ケーシング３に取付けられている。一方、シリンダ１１は、軸方向他側の端部を縮径することにより蓋部１１Ｂを有している。蓋部１１Ｂの中央には、吐出口１１Ｃが軸方向に貫通して設けられている。この蓋部１１Ｂは、ピストン１３との間で後述の圧縮室１６を形成する。

シリンダ１１の内周面１２は、円筒状に形成され、軸方向の一側が蓋部１１Ｂによって閉塞され、軸方向の他側がケーシング３内に開口している。これにより、シリンダ１１内には、ケーシング３内から延びた可動子５の出力軸５Ａが進入している。内周面１２には、ピストン１３が軸方向に移動可能に挿嵌されている。

内周面１２は、図３に示すように、ピストン１３の上死点側、即ち、上死点側に位置するピストン１３を取囲む範囲に設けられたシリンダ小径部１２Ａと、図２に示すように、ピストン１３の下死点側、即ち、下死点側に位置するピストン１３を取囲む範囲に設けられたシリンダ大径部１２Ｂとを有している。シリンダ大径部１２Ｂの内径寸法は、シリンダ小径部１２Ａの内径寸法よりも大きな値に設定されている。これにより、下死点に配置されたピストン１３の周囲には、シリンダ大径部１２Ｂとの間に後述の気体導入路２０が形成されている。さらに、内周面１２は、シリンダ小径部１２Ａとシリンダ大径部１２Ｂとの間に位置して環状の段差部１２Ｃを有している。

内周面１２のシリンダ小径部１２Ａは、後述するピストン１３の筒部１５を形成するピストン小径部１５Ａの外径寸法よりも僅かに大きな内径寸法を有している。一方で、シリンダ小径部１２Ａの内径寸法は、ピストン大径部１５Ｂの外径寸法よりも小さな値となっている。また、内周面１２のシリンダ大径部１２Ｂは、ピストン大径部１５Ｂの外径寸法よりも僅かに大きな内径寸法を有している。これにより、シリンダ大径部１２Ｂは、ピストン大径部１５Ｂの外周縁が摺接することで、内周面１２と同軸にピストン１３を案内している。

ここで、シリンダ小径部１２Ａの軸方向寸法（シリンダ１１に対する設置範囲）は、図２に示すように、ピストン１３が下死点に配置されたときに、ピストン１３の円板部１４から段差部１２Ｃが離れる寸法に設定されている。これにより、ピストン１３が下死点に配置されたときには、段差部１２Ｃとピストン１３との間の隙間を含む後述の気体導入路２０を通じて、通気路１９を圧縮室１６に接続させることができる。

内周面１２の段差部１２Ｃは、軸方向他側から一側に向けて縮径するテーパ面として形成されているから、気体導入路２０から圧縮室１６に向けて空気を円滑に流通させることができる。また、テーパ面からなる段差部１２Ｃは、ピストン１３が上死点側に移動するときに、ピストン１３をシリンダ小径部１２Ａに円滑に導くことができる。

ピストン１３は、シリンダ１１内に往復動可能に設けられている。具体的には、ピストン１３は、シリンダ１１の内周面１２内で、リニアモータ２によって図２に示す矢示Ａ方向と図３に示す矢示Ｂ方向とに往復動される。また、ピストン１３は、シリンダ１１内を上死点側の圧縮室１６と下死点側の吸気室１７とに画成している。ピストン１３は、リニアモータ２の可動子５を形成する出力軸５Ａの突出端側（一端側）に取付けられている。これにより、ピストン１３は、シリンダ１１内（内周面１２）を可動子５と一緒に、リニアモータ２の軸線方向に往復動する。

ピストン１３は、シリンダ１１の蓋部１１Ｂと対面するように一端部に設けられた円板部１４と、円板部１４の外周から軸方向他側に向けて延びた筒部１５とにより形成されている。筒部１５は、ピストン１３の外周面を形成している。筒部１５は、シリンダ小径部１２Ａに嵌合するピストン小径部１５Ａと、下死点側に位置してシリンダ大径部１２Ｂに嵌合するピストン大径部１５Ｂとを有している。ピストン小径部１５Ａの一端側には、径方向に開放されたシール溝１５Ｃが全周に亘って形成されている。また、筒部１５は、シール溝１５Ｃとピストン大径部１５Ｂとの間が小径な縮径部１５Ｄとなっている。この縮径部１５Ｄは、シリンダ大径部１２Ｂとの隙間を大きくすることにより、気体導入路２０での空気の流れを円滑にすることができる。

ここで、筒部１５のピストン大径部１５Ｂは、筒部１５の他端部から径方向の外側に拡開した円環状の鍔部として形成されている。ピストン大径部１５Ｂの外径寸法は、シリンダ小径部１２Ａよりも僅かに小さな寸法に設定されている。これにより、ピストン１３は、ピストン大径部１５Ｂの外周縁をシリンダ大径部１２Ｂに摺接させることで、内周面１２と同軸に往復動作することができる。

圧縮室１６は、シリンダ１１の蓋部１１Ｂ、内周面１２のシリンダ小径部１２Ａおよびピストン１３の円板部１４によって囲まれた円柱状の空間として形成されている。また、吸気室１７は、ピストン１３の円板部１４よりも軸方向の他側に位置して内周面１２のシリンダ大径部１２Ｂ内の空間として形成されている。吸気室１７には、例えば、ケーシング３に設けられた吸気口（図示せず）を介して外部の空気が流入する。

シール部材１８は、ピストン１３の上死点側に位置するシール溝１５Ｃ内に設けられている。シール部材１８は、例えば、Ｏリング、ライダリング等の環状シールによって構成されている。シール部材１８は、その外周面が内周面１２のシリンダ小径部１２Ａに摺接することで、筒部１５（ピストン１３）のピストン小径部１５Ａとシリンダ１１の内周面１２との間を気密にシールしている。

通気路１９は、ピストン１３の筒部１５に設けられている。通気路１９は、筒部１５を径方向に貫通して設けられ、例えば周方向に間隔をもって複数個、例えば６個設けられている。この場合、通気路１９は、１〜５個または７個以上設けることもできる。各通気路１９は、吸気室１７側の空気をピストン１３の筒部１５の外周側に流通させる。ここで、各通気路１９は、筒部１５の縮径部１５Ｄに開口している。これにより、吸気室１７から各通気路１９を通過した空気は、縮径部１５Ｄによって拡大された広い環状隙間からなる気体導入路２０で円滑に流通することができる。

気体導入路２０は、シリンダ１１の内周面１２とピストン１３の外周面をなす筒部１５との間に設けられている。気体導入路２０は、図２に示すように、ピストン１３が下死点側に移動したときに、シリンダ大径部１２Ｂと筒部１５のピストン小径部１５Ａとの間に環状隙間として形成されている。また、気体導入路２０は、図２に矢示Ｃで示すように、シリンダ小径部１２Ａからピストン１３が離間したときに、各通気路１９を流通した空気を圧縮室１６に供給することができる。一方で、気体導入路２０は、ピストン１３の筒部１５がシリンダ１１（内周面１２）のシリンダ小径部１２Ａに達したときに圧縮室１６と遮断される。

気体導入路２０は、シリンダ１１とピストン１３との間に円筒状の環状隙間として形成されているから、広い通路面積をもって空気を円滑に流通させることができる。しかも、気体導入路２０は、筒部１５の縮径部１５Ｄによって通路面積がさらに拡大されているから、より一層円滑に空気を流通することができる。

シリンダヘッド２１は、シリンダ１１の一端側に取付けられている。シリンダヘッド２１とシリンダ１１の蓋部１１Ｂとの間には、吐出口１１Ｃから圧縮空気が吐出されるのを許し、逆向きの流れを阻止する吐出弁２２が設けられている。

このように構成された圧縮部１０では、図２に示すように、ピストン１３が下死点に向けて矢示Ａ方向に移動すると、圧縮室１６内が負圧になるから、吸気室１７内の空気は、矢示Ｃで示すように、各通気路１９を通って気体導入路２０に流出し、気体導入路２０を軸方向の一側に流れて圧縮室１６に達する。次に、図３に示すように、ピストン１３が上死点に向けて矢示Ｂ方向に移動し、ピストン１３がシリンダ１１を構成する内周面１２のシリンダ小径部１２Ａに進入すると、圧縮室１６内の空気が圧縮される。そして、所定圧まで圧縮された空気は、吐出弁２２を開弁させて吐出口１１Ｃから外部に吐出される。

エアドライヤ２３は、シリンダヘッド２１の一端側に取付けられている。エアドライヤ２３の内部には、乾燥剤２３Ａが充填されている。そして、エアドライヤ２３は、圧縮部１０から吐出された圧縮空気に対して乾燥剤２３Ａを接触させることにより、この圧縮空気中の水分を乾燥剤２３Ａによって吸収して空気を乾燥させる。

次に、図４を参照して、本実施形態によるリニアモータ式の圧縮機１を、４輪自動車に代表される車両のエアサスペンションシステムに適用した場合を例に挙げて説明する。このエアサスペンションシステムは、リニアモータ式の圧縮機１、複数のエアサスペンション３１、空気導管３４および複数の給排気弁３５を含んで構成されている。

複数のエアサスペンション３１は、車両の各車輪側と車体側（いずれも図示せず）との間に設けられている。これらのエアサスペンション３１は、後述のエア室３１Ｃ内に圧縮空気が給排されることにより、エア室３１Ｃの拡張と縮小に応じて車高調整を行う車高調整装置を構成している。

各エアサスペンション３１は、例えば車両の車軸側に取付けられるシリンダ３１Ａと、シリンダ３１Ａ内から軸方向へと伸縮可能に突出し突出端側が車体側に取付けられるピストンロッド３１Ｂと、ピストンロッド３１Ｂの突出端側とシリンダ３１Ａとの間に伸縮可能に設けられて空気ばねとして作動するエア室３１Ｃとにより構成されている。各エアサスペンション３１のエア室３１Ｃは、後述の分岐管３４Ａから圧縮空気が給排されることにより軸方向に拡縮される。

エアサスペンション３１は、圧縮機１から圧縮空気が供給され、または排出されると、このときの給排量（圧縮空気量）に応じて上，下に拡張または縮小して車両の車高調整を行う。これらのエアサスペンション３１は、空気導管３４を介して圧縮機１の圧縮部１０に接続されている。

圧縮機１（圧縮部１０）の吸気側には、吸気管路３２が接続され、圧縮部１０の吐出弁２２側には、給排管路３３が接続されている。この給排管路３３の先端側は、後述の給排切換弁４１を介して空気導管３４に接続されている。給排管路３３の途中位置には、エアドライヤ２３が設けられている。

吸気管路３２は、圧縮機１の吸気通路を構成し、接続点３２Ｃの位置には、後述のタンク側吸込管路３７と還流管路４２とが接続されている。なお、タンク側吸込管路３７と還流管路４２とは、吸気管路３２に対して異なる位置で接続してもよい。

吸気管路３２は、一端側が圧縮機１の外部に開口する吸気ポート３２Ａとなり、この吸気ポート３２Ａには、空気中の塵埃等を除去するフィルタ（図示せず）が設けられる。吸気管路３２の他端側は、圧縮部１０の吸気側に接続され、吸気管路３２の途中には、チェック弁からなる吸気弁３２Ｂが設けられている。但し、図１に示すリニアモータ式の圧縮機１では、吸気管路３２および吸気弁３２Ｂ等の図示を省略している。

給排管路３３は、圧縮部１０から発生した圧縮空気をエアサスペンション３１のエア室３１Ｃに給排する給排通路を構成している。エアサスペンション３１のエア室３１Ｃに供給された圧縮空気は、車高を下げるときにエア室３１Ｃから給排管路３３を介して、例えばエアドライヤ２３を逆流するように排出されたり、後述のタンク３６内に逃がすように排出されたりする。

また、給排管路３３には、圧縮機１の吐出弁２２とエアドライヤ２３との間に位置する接続点３３Ａから排気管路４３が分岐して設けられている。エアドライヤ２３と給排切換弁４１との間に位置する給排管路３３の接続点３３Ｂからは、タンク用管路３９が分岐して設けられている。各エアサスペンション３１のエア室３１Ｃは、それぞれの分岐管３４Ａ、給排切換弁４１および空気導管３４を介して圧縮機１の給排管路３３に接続されている。

圧縮空気の給排気弁３５は、エアサスペンション３１のエア室３１Ｃに対する圧縮空気の給排を制御するため、各分岐管３４Ａの途中に設けられている。給排気弁３５は、例えば２ポート２位置の電磁式切換弁（ソレノイドバルブ）により構成されている。給排気弁３５は、通常時は閉弁位置（ａ）におかれ、制御装置（図示せず）からの制御信号により励磁されると、閉弁位置（ａ）から開弁位置（ｂ）に切換えられる。

なお、各給排気弁３５は、エアサスペンション３１のエア室３１Ｃと分岐管３４Ａとの間に接続して設ける構成でもよい。また、給排気弁３５は、リリーフ弁（安全弁）としての機能を有している。このため、エア室３１Ｃ内の圧力がリリーフ設定圧を越えると、給排気弁３５は消磁したままでも、閉弁位置（ａ）から開弁位置（ｂ）に切換わり、このときの過剰圧を空気導管３４内に逃がす。

圧縮空気を貯留するタンク３６は、接続管３６Ａを有している。この接続管３６Ａは、一方の端部がタンク３６に接続され、他方の端部が後述のタンク側吸込管路３７とタンク用管路３９とに接続されている。タンク３６の接続管３６Ａは、圧縮部１０の吸気側にタンク側吸込管路３７を介して接続されている。このタンク側吸込管路３７は、一方の端部がタンク３６（接続管３６Ａ）に接続され、他方の端部が接続点３２Ｃの位置で吸気管路３２に接続されている。

タンク側吸込管路３７には、タンク３６内の圧縮空気を圧縮部１０の吸気側に供給、停止するための吸気電磁弁３８が設けられている。この吸気電磁弁３８は、例えば２ポート２位置の電磁式切換弁により構成されている。吸気電磁弁３８は、通常時は閉弁位置（ｃ）におかれ、制御装置からの制御信号により励磁されると、閉弁位置（ｃ）から開弁位置（ｄ）に切換えられる。また、吸気電磁弁３８は、前述した給排気弁３５と同様に、リリーフ弁（安全弁）としての機能を有している。

タンク３６の接続管３６Ａは、圧縮部１０の吐出側にタンク用管路３９を介して接続されている。このタンク用管路３９は、一方の端部がタンク３６（接続管３６Ａ）に接続され、他方の端部が接続点３３Ｂの位置で給排管路３３から分岐されるように接続されている。

タンク用管路３９には、タンク３６内の圧縮空気を給排管路３３内へと戻すように供給、停止するための戻し電磁弁４０が設けられている。この戻し電磁弁４０は、例えば２ポート２位置の電磁式切換弁により構成されている。戻し電磁弁４０は、通常時は閉弁位置（ｅ）におかれ、制御装置からの制御信号により励磁されると、閉弁位置（ｅ）から開弁位置（ｆ）に切換えられる。戻し電磁弁４０の開弁時には、例えばタンク用管路３９を介してエアサスペンション３１内の圧縮空気をタンク３６内へと戻すように蓄圧することができる。また、戻し電磁弁４０は、前述した給排気弁３５と同様に、リリーフ弁（安全弁）としての機能を有している。

給排切換弁４１は、エアサスペンション３１側の空気導管３４を給排管路３３または還流管路４２に対して選択的に接続する弁で、例えば３ポート２位置の電磁式方向切換弁によって構成されている。即ち、給排切換弁４１は、圧縮機１で生成した圧縮空気をエアサスペンション３１のエア室３１Ｃに供給したり、給排管路３３を介してエア室３１Ｃ内の圧縮空気を排出したりする給排位置（ｇ）と、還流管路４２を介してエア室３１Ｃ内の圧縮空気を圧縮部１０の吸気側に還流させる還流位置（ｈ）と、に選択的に切換えられる。

還流管路４２は、圧縮部１０、給排管路３３およびエアドライヤ２３を迂回して設けられたバイパス通路であり、その一方の端部は給排切換弁４１を介してエアサスペンション３１側の空気導管３４に接続可能となっている。還流管路４２の他方の端部は、接続点３２Ｃの位置で吸気管路３２に接続されている。このため、給排切換弁４１が還流位置（ｈ）に切換えられたときに、還流管路４２は、エアサスペンション３１のエア室３１Ｃから排出される圧縮空気を、給排管路３３を迂回させるように圧縮部１０の吸気側に還流させる。

排気管路４３は、給排管路３３内の圧縮空気を外部に排気するための通路であり、その途中には排気電磁弁４４が設けられている。排気管路４３は、一方の端部が接続点３３Ａの位置で給排管路３３に接続されている。排気管路４３の他方の端部は、圧縮機１の外部へと延び、その先端部は排気ポート４３Ａとなっている。

排気電磁弁４４は、例えば２ポート２位置の電磁式切換弁により構成されている。排気電磁弁４４は、通常時は閉弁位置（ｉ）におかれ、制御装置からの制御信号により励磁されると、閉弁位置（ｉ）から開弁位置（ｊ）に切換えられる。排気電磁弁４４の開弁時には、タンク３６内の圧縮空気を給排管路３３、エアドライヤ２３、排気管路４３を介して排気ポート４３Ａから外部に排出（放出）したり、エアサスペンション３１内の圧縮空気を給排管路３３、エアドライヤ２３、排気管路４３を介して排気ポート４３Ａから外部に排出したりすることができる。また、排気電磁弁４４は、前述した給排気弁３５と同様にリリーフ弁（安全弁）としての機能を有している。

空気導管３４には、例えば各分岐管３４Ａと給排切換弁４１との間の位置に圧力検出器４５が設けられている。この圧力検出器４５は、全ての給排気弁３５、吸気電磁弁３８および排気電磁弁４４を閉弁し、給排切換弁４１を給排位置（ｇ）に戻した状態で、例えば戻し電磁弁４０を閉弁位置（ｅ）から開弁位置（ｆ）に切換えたときに、タンク用管路３９を介してタンク３６内の圧力を検出する。また、吸気電磁弁３８、戻し電磁弁４０および排気電磁弁４４を閉弁した状態で、例えば給排気弁３５の少なくともいずれかを開弁したときには、該当するエアサスペンション３１のエア室３１Ｃ内の圧力を圧力検出器４５により検出することができる。

第１の本実施形態によるリニアモータ式の圧縮機１は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、リニアモータ２の電機子４のコイル（図示せず）に電流を供給（通電）すると、可動子５は軸方向に推力を受ける。このとき、電機子４と可動子５とは、電機子４の各コイル（図示せず）への通電によって両者間に磁気的な吸引力と反発力とが発生し、これにより、平板状の可動子５は、一対の電機子４間でケーシング３内を長さ方向（軸方向）に往復動を繰返す。

可動子５の往復動に伴う推力は、圧縮部１０を構成するシリンダ１１内のピストン１３に伝えられる。ピストン１３は、シリンダ１１内で軸方向に往復動を繰返し、圧縮運転が行われる。即ち、図２に示すピストン１３の吸入行程では、圧縮室１６内が負圧傾向になり、これに伴って、吸気室１７内の空気は、矢示Ｃで示すように、各通気路１９を通って気体導入路２０に流出し、気体導入路２０を軸方向の一側に流れて圧縮室１６に達する。次に、図３に示すピストン１３の圧縮行程では、ピストン１３がシリンダ１１を構成する内周面１２のシリンダ小径部１２Ａに進入することで、圧縮室１６内の空気を圧縮する。そして、所定圧まで圧縮された空気は、吐出弁２２を開弁させて吐出口１１Ｃからシリンダヘッド２１を介してエアドライヤ２３内に向けて矢示Ｄ方向に吐出される。圧縮部１０から吐出された圧縮空気は、エアドライヤ２３で乾燥された後、空気導管３４（各分岐管３４Ａ）を介して各エアサスペンション３１のエア室３１Ｃ内に供給される。

かくして、本実施形態によれば、シリンダ１１の内周面１２とピストン１３の筒部１５との間には、ピストン１３が上死点から下死点に向けて移動するときに、吸気室１７の空気を圧縮室１６に導く気体導入路２０が設けられている。

従って、圧縮室１６に空気を吸込むときには、空気が吸気弁に衝突したときの騒音や、吸気弁が開閉弁したときの衝突音が発生することがない。この結果、リニアモータ式の圧縮機１は、運転したときの騒音を抑えて、運転時の静粛性を高めることができる。

シリンダ１１の内周面１２は、ピストン１３の上死点側に位置するシリンダ小径部１２Ａと、ピストン１３の下死点側に位置してシリンダ小径部１２Ａよりも大径なシリンダ大径部１２Ｂとを有している。また、ピストン１３の筒部１５は、シリンダ小径部１２Ａに嵌合するピストン小径部１５Ａと、下死点側に位置してシリンダ大径部１２Ｂに嵌合するピストン大径部１５Ｂとを有している。この上で、ピストン１３には、吸気室１７側の空気を気体導入路２０に流通させるためにピストン小径部１５Ａに開口して通気路１９が設けられている。さらに、気体導入路２０は、ピストン１３が下死点側に移動したときに、シリンダ大径部１２Ｂとピストン小径部１５Ａとの間に形成されて圧縮室１６と通気路１９に連通する環状隙間により形成されている。

これにより、気体導入路２０は、シリンダ１１とピストン１３との間に円筒状の環状隙間として形成されているから、全周に亘る広い通路面積をもって空気を圧縮室１６に向けて円滑に流通させることができる。

次に、図５ないし図７は本発明の第２の実施形態を示している。本実施形態の特徴は、シリンダは、内周面と、ピストンが下死点に位置した状態で、ピストンよりも上死点側の位置から下死点側まで内周面を切欠いて軸方向に延びた溝部とを有し、気体導入路は、ピストンが下死点側に移動したときに、溝部とピストンの外周面との間に軸方向に延びて凹設され、圧縮室と吸気室に連通する溝状隙間により形成されていることにある。なお、第２の実施形態では、前述した第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図５、図６において、第２の実施形態による圧縮部５１は、シリンダ５２、ピストン５５、シール部材５８および気体導入路５９を含んで構成されている。

シリンダ５２は、軸方向一側の端部が円環状の取付ベース５２Ａとなり、軸方向他側の端部が縮径することにより蓋部５２Ｂとなり、蓋部５２Ｂの中央には、吐出口５２Ｃが軸方向に貫通して設けられている。この上で、シリンダ５２は、内周面５３と溝部５４とを有している。

シリンダ５２の内周面５３は、ピストン５５の筒部５７よりも僅かに大きな内径寸法を有している。ここで、第２の実施形態による内周面５３は、ピストン５５が往復動する全長に亘って形成されている。これにより、内周面５３には、常にシール部材５８が摺接している。

シリンダ５２の溝部５４は、ピストン５５が下死点に位置した状態（図５の状態）で、ピストン５５よりも上死点側の位置から下死点側となる吸気室１７まで内周面５３を切欠いて軸方向に延びて設けられている。これにより、溝部５４は、図５に示すピストン５５の下死点では、圧縮室１６に連通している。

また、図７に示すように、溝部５４は、例えば、周方向に間隔をもって複数、例えば３本設けられている。各溝部５４は、ピストン５５の筒部５７との間に後述の気体導入路５９を形成している。なお、溝部５４（後述の気体導入路５９）は、１，２または４本以上設ける構成としてもよい。

ピストン５５は、第１の実施形態によるピストン１３と同様に、円板部５６と筒部５７とにより構成されている。第２の実施形態によるピストン５５は、筒部５７からピストン大径部と通気路とが削除されている点で、第１の実施形態によるピストン１３と相違している。筒部５７の一端部には、径方向に開放されたシール溝５７Ａが全周に亘って形成されている。このシール溝５７Ａには、第１の実施形態によるシール部材１８と同様のシール部材５８が設けられている。また、筒部１５の外周側は、軸方向の中間部分に位置して縮径部５７Ｂとなっている。

気体導入路５９は、ピストン５５が下死点側に移動したときに、各溝部５４とピストン５５の筒部５７との間にそれぞれ軸方向に延びて凹設された溝状隙間として形成されている。各気体導入路５９は、圧縮室１６と吸気室１７に連通している。気体導入路５９は、ピストン５５が当該気体導入路５９の一端部を越えて下死点側に移動したときに、吸気室１７側の空気を圧縮室１６に供給する。一方で、気体導入路５９は、ピストン５５が当該気体導入路５９の一端部を越えて上死点側に移動したときに、圧縮室１６に対して遮断される。さらに、気体導入路５９は、筒部５７の縮径部５７Ｂによって通路面積が拡大されているから、円滑に空気を流通することができる。

このように構成された圧縮部５１では、図５に示すように、ピストン５５が下死点に向けて矢示Ａ方向に移動すると、圧縮室１６内が負圧になるから、吸気室１７内の空気は、矢示Ｅで示すように、各気体導入路５９を流れて圧縮室１６に達する。次に、図６に示すように、ピストン５５が上死点に向けて矢示Ｂ方向に移動し、ピストン５５が各気体導入路５９よりも上死点側に移動すると、各気体導入路５９が遮断されて圧縮室１６内の空気が圧縮される。そして、所定圧まで圧縮された空気は、矢示Ｆで示すように、吐出弁２２を開弁させて吐出口５２Ｃから外部に吐出される。

かくして、このように構成された第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施形態によれば、ピストン５５が下死点に向けて矢示Ａ方向に移動したときに、各気体導入路５９は、圧縮室１６に徐々に連通するから、各気体導入路５９が圧縮室１６に連通する瞬間の騒音を抑えることができる。また、シリンダ５２の内周面５３は、ピストン５５の上死点から下死点までの全長に設けているから、この内周面５３には、常にシール部材５８を摺接させることができる。これにより、シール部材５８の脱落や摩耗を抑制することができる。

なお、第１の実施形態では、圧縮部１０をリニアモータ２により駆動するリニアモータ式の圧縮機１を車両に搭載した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばリニアモータ以外の駆動源を用いて圧縮部を駆動する構成としてもよい。また、本発明の圧縮機は、車両以外のものに搭載する構成としてもよい。これらの構成は、第２の実施形態にも同様に適用することができる。

第１の実施形態では、圧縮機１をタンク３６に圧縮空気を貯留可能としたクローズドタイプのエアサスペンションシステムに適用した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば圧縮空気の貯留タンクを使用することのないオープンタイプのエアサスペンションシステム（即ち、圧縮空気を外部に排気するシステム）に適用してもよい。この構成は、第２の実施形態にも同様に適用することができる。

さらに、第１の実施形態では、リニアモータ２の中心軸線と圧縮部１０の中心軸線とエアドライヤ２３の中心軸線が一致するように、それぞれを配置した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば圧縮部の中心軸線とエアドライヤの中心軸線とが、リニアモータの中心軸線に対して僅かにオフセットされた位置に配置される場合を排除するものではない。また、リニアモータの中心軸線とエアドライヤの中心軸線とが、圧縮部の中心軸線に対してオフセットしていてもよいし、リニアモータの中心軸線と圧縮部の中心軸線とが、エアドライヤの中心軸線に対してオフセットしていてもよい。これらの構成は、第２の実施形態にも同様に適用することができる。

次に、上記実施形態に含まれる圧縮機として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

圧縮機の第１の態様としては、円筒状の内周面を有しているシリンダと、該シリンダ内に上死点と下死点との間で往復動可能に設けられ、該シリンダ内を上死点側の圧縮室と下死点側の吸気室とに画成しているピストンと、前記ピストンの外周側の前記上死点側に設けられ、前記シリンダの内周面との間をシールするシール部材と、を含んで構成された圧縮機において、前記シリンダの内周面と前記ピストンの外周面との間には、前記ピストンが前記上死点から前記下死点に向けて移動するときに、前記吸気室の気体を前記圧縮室に導く気体導入路が設けられていることを特徴としている。

圧縮機の第２の態様としては、前記第１の態様において、前記シリンダの前記内周面は、前記ピストンの前記上死点側に位置するシリンダ小径部と、前記ピストンの前記下死点側に位置して該シリンダ小径部よりも大径なシリンダ大径部とを有し、前記ピストンの前記外周面は、前記シリンダ小径部に嵌合するピストン小径部と、前記下死点側に位置して前記シリンダ大径部に嵌合するピストン大径部とを有し、前記ピストンには、前記吸気室側の気体を前記気体導入路に流通させるために前記ピストン小径部に開口して通気路が設けられ、前記気体導入路は、前記ピストンが前記下死点側に移動したときに、前記シリンダ大径部と前記ピストン小径部との間に形成されて前記圧縮室と前記通気路に連通する環状隙間により形成されていることを特徴としている。

圧縮機の第３の態様としては、前記第１の態様において、前記シリンダは、前記内周面と、前記ピストンが前記下死点に位置した状態で、前記ピストンよりも前記上死点側の位置から前記下死点側まで前記内周面を切欠いて軸方向に延びた溝部とを有し、前記気体導入路は、前記ピストンが前記下死点側に移動したときに、前記溝部と前記ピストンの前記外周面との間に軸方向に延びて凹設され、前記圧縮室と前記吸気室に連通する溝状隙間により形成されていることを特徴としている。

１，５１ 圧縮機
１１，５２ シリンダ
１２，５３ 内周面
１２Ａ シリンダ小径部
１２Ｂ シリンダ大径部
１３，５５ ピストン
１５，５７ 筒部（外周面）
１５Ａ ピストン小径部
１５Ｂ ピストン大径部
１６ 圧縮室
１７ 吸気室
１８，５８ シール部材
１９ 通気路
２０ 気体導入路（環状隙間）
５４ 溝部
５９ 気体導入路（溝状隙間）

Claims (3)

1. 円筒状の内周面を有しているシリンダと、
   該シリンダ内に上死点と下死点との間で往復動可能に設けられ、該シリンダ内を上死点側の圧縮室と下死点側の吸気室とに画成しているピストンと、
   前記ピストンの外周側の前記上死点側に設けられ、前記シリンダの内周面との間をシールするシール部材と、を含んで構成された圧縮機において、
   前記シリンダの内周面と前記ピストンの外周面との間には、前記ピストンが前記上死点から前記下死点に向けて移動するときに、前記吸気室の気体を前記圧縮室に導く気体導入路が設けられていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記シリンダの前記内周面は、前記ピストンの前記上死点側に位置するシリンダ小径部と、前記ピストンの前記下死点側に位置して該シリンダ小径部よりも大径なシリンダ大径部とを有し、
   前記ピストンの前記外周面は、前記シリンダ小径部に嵌合するピストン小径部と、前記下死点側に位置して前記シリンダ大径部に嵌合するピストン大径部とを有し、
   前記ピストンには、前記吸気室側の気体を前記気体導入路に流通させるために前記ピストン小径部に開口して通気路が設けられ、
   前記気体導入路は、前記ピストンが前記下死点側に移動したときに、前記シリンダ大径部と前記ピストン小径部との間に形成されて前記圧縮室と前記通気路に連通する環状隙間により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記シリンダは、前記内周面と、前記ピストンが前記下死点に位置した状態で、前記ピストンよりも前記上死点側の位置から前記下死点側まで前記内周面を切欠いて軸方向に延びた溝部とを有し、
   前記気体導入路は、前記ピストンが前記下死点側に移動したときに、前記溝部と前記ピストンの前記外周面との間に軸方向に延びて凹設され、前記圧縮室と前記吸気室に連通する溝状隙間により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。

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