WO2020066626A1

WO2020066626A1 - コンプレッサ装置

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Publication number: WO2020066626A1
Application number: PCT/JP2019/035703
Authority: WO
Inventors: 脩史原田; 大福留
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2020-04-02
Also published as: JPWO2020066626A1; DE112019004791T5; US20210348601A1; CN112840125A

Abstract

内部にモータ（電機子と可動子）が収容されたケーシングと、このケーシングから突出してモータの駆動により往復動する出力軸と、出力軸の突出端側に設けられたピストンと、ピストンが摺動可能に設けられ圧縮室を形成するシリンダと、シリンダに接続されたシリンダヘッドと、を備えている。シリンダの外周側には、シリンダと径方向に離間してシリンダを覆う遮蔽部としての筒状遮蔽体が設けられている。シリンダ、シリンダヘッドおよび筒状遮蔽体は、一体に連結して形成されている。

Description

コンプレッサ装置

　本発明は、例えば圧縮空気を生成するため４輪自動車等の車両に搭載されるコンプレッサ装置に関する。

　４輪自動車等の車両に搭載されるコンプレッサ装置としては、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）。この種のリニアモータ式コンプレッサは、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、クランク機構のようなリンクを必要としない圧縮機である。このため、リニアモータ式コンプレッサは、回転直動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、特許文献１に示されたようなリニアモータ式コンプレッサは、シリンダ内を往復動するピストンにより空気の圧縮－吐出音が発生する。このため、本発明者等は音の発生源であるシリンダを覆って遮音することを検討した。しかし、シリンダは発熱源でもあるため、遮音カバー等でシリンダを外側から覆うと、シリンダが外気に対し放熱していた分の熱が遮音カバー内にこもってしまい、圧縮空気の温度が上昇するという懸念がある。

　本発明の目的は、圧縮－吐出音の遮音性を高めると共に圧縮空気の温度上昇を抑えることができるようにしたコンプレッサ装置を提供することにある。

　本発明の一実施形態に係るコンプレッサ装置は、内部にモータが収容されたケーシングと、前記ケーシングから突出して前記モータの駆動により往復動する出力軸と、前記出力軸の突出端側に設けられたピストンと、前記ピストンが摺動可能に設けられ圧縮室を形成するシリンダと、前記シリンダに接続されたシリンダヘッドと、を備え、前記シリンダの外周側には、該シリンダと径方向に離間して該シリンダを覆う遮蔽部が設けられ、前記シリンダ、シリンダヘッドおよび遮蔽部は、一体に連結して形成されることを特徴としている。

　本発明の一実施形態によれば、圧縮－吐出音の遮音性を高めると共に圧縮空気の温度上昇を抑えることができる。

実施の形態によるリニアモータ式コンプレッサ装置であるリニアモータ圧縮機を示す正面図である。図１に示すリニアモータ圧縮機の縦断面図である。図２中の矢示III－III方向からシリンダと一体の筒状遮蔽体を単体として示す斜視図である。シリンダと一体の筒状遮蔽体にシリンダヘッドを連結した状態を簡略化して示す斜視図である。シリンダと一体の筒状遮蔽体を図３中の矢示Ｖ－Ｖ方向からみた断面図である。リニアモータ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。変形例によるシリンダと一体の筒状遮蔽体を示す単体図である。

　以下、本発明の実施の形態によるコンプレッサ装置を、リニアモータ式コンプレッサ装置として構成した場合を例に挙げ、添付図面の図１ないし図６に従って詳細に説明する。

　図１において、リニアモータ式コンプレッサ装置１（以下、リニアモータ圧縮機１という）は、リニアモータ２と、シリンダ１１およびピストン１２を有する圧縮部１０と、筒状遮蔽体１５、シリンダヘッド２０およびエアドライヤ２３等と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を長手方向（軸方向）に往復動させて、圧縮部１０のピストン１２を同方向に駆動し往復動させるものである。

　リニアモータ２は、リニアモータ圧縮機１（圧縮部１０）の駆動源として設けられ、例えば車体の床板（図示せず）上に搭載される。このリニアモータ２は、その外殻を構成するケーシング３と、該ケーシング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、図２に示すように、軸方向の一側が開口し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、モータとしての電機子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の軸方向他側（閉塞端側）に向けて常時付勢している。可動子５が軸方向で往復動するときに、ばね７は、これに伴って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記モータの駆動により往復動する出力軸５Ａを有し、この出力軸５Ａの突出端側には後述のピストン１２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、二点鎖線で示すように、制御用インバータ９が設けられている。この制御用インバータ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。

　リニアモータ圧縮機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１２、吐出孔１３、吐出弁１４、筒状遮蔽体１５およびシリンダヘッド２０等を含んで構成されている。この圧縮部１０は、リニアモータ２の可動子５と一緒にピストン１２が軸方向で往復動するように駆動されるときに、シリンダ１１内で空気を圧縮して圧縮空気（即ち、作動気体）を発生させるものである。

　シリンダ１１は、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて円筒状に形成され、その内部にはピストン１２が往復動（摺動）可能に挿嵌されている。ピストン１２は、リニアモータ２の可動子５（出力軸５Ａの突出端側）に連結されている。これにより、ピストン１２は、リニアモータ２（ケーシング３）の軸線方向（即ち、長手方向である軸方向）で摺動変位するように設けられ、可動子５の往復動に連動してシリンダ１１内を往復動する。換言すると、ピストン１２は、リニアモータ２の可動子５の移動方向と同じ軸線上に配置されている。

　ここで、シリンダ１１には、吐出孔１３と、該吐出孔１３を開，閉可能に覆う吐出弁１４とが設けられている。吐出弁１４は、圧縮部１０の吸込行程で吐出孔１３を閉鎖してシリンダ１１をエアドライヤ２３側に対して遮断し、圧縮行程では吐出孔１３を開いてシリンダ１１内をエアドライヤ２３に対して連通させる。また、シリンダ１１の外周側には、該シリンダ１１と径方向外側に離間してシリンダ１１を覆う遮蔽部としての筒状遮蔽体１５が設けられている。

　図３～図５に示すように、筒状遮蔽体１５は、シリンダ１１の全長にわたって軸方向に延びると共にシリンダ１１を径方向外側から取囲む略四角形状の筒部１５Ａと、シリンダ１１を除いて該筒部１５Ａの軸方向一側を閉塞するように一体形成され仕切壁部１５Ｂと、シリンダ１１と筒部１５Ａとの間を一体的に連結するように十字形状をなして形成された複数のリブ１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆとを含んで構成されている。

　これらのリブ１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆは、シリンダ１１の外周から筒部１５Ａの内壁に向けて放射（十字）状に延び、シリンダ１１と筒部１５Ａとの間を一体的に連結している。換言すると、シリンダ１１と遮蔽部（筒状遮蔽体１５の筒部１５Ａ）との間は複数のリブ１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆで接続されており、筒状遮蔽体１５は、シリンダ１１と同一材料（例えば、アルミニウム等の金属材料）により、アルミダイキャスト等の鋳造で一体形成されている。筒状遮蔽体１５のリブ１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆには、それぞれ軸方向に延びるねじ穴１６が形成され、これらのねじ穴１６には、シリンダヘッド２０を筒状遮蔽体１５に連結（一体化）するために後述の連結ボルト２２（図２参照）がそれぞれ螺着される。

　ここで、筒状遮蔽体１５の筒部１５Ａとシリンダ１１との間には、例えば合計４個の弁収容空間１７がリブ１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆにより仕切られて形成されている。これらの弁収容空間１７内には、後述の吸気電磁弁３８、戻し電磁弁４０、給排切換弁４１および排気電磁弁４４が個別に収容される。変形例の図７中では一例として、リブ１５Ｃ，１５Ｄ間に位置する弁収容空間１７内に吸気電磁弁３８が配置され、リブ１５Ｄ，１５Ｅ間に位置する弁収容空間１７内には戻し電磁弁４０が配置されている。また、リブ１５Ｅ，１５Ｆ間に位置する弁収容空間１７内には給排切換弁４１が配置され、リブ１５Ｃ，１５Ｆ間に位置する弁収容空間１７内には排気電磁弁４４が配置されている。なお、これらの弁３８，４０，４１，４４のうち、いずれの弁を弁収容空間１７内に個別に配置するかは、設計の段階で適宜に選択して決められるものである。

　また、筒状遮蔽体１５の仕切壁部１５Ｂには、リブ１５Ｃ，１５Ｄ間の弁収容空間１７と連通するように形成された段付穴からなる弁嵌合穴１８Ａと、リブ１５Ｄ，１５Ｅ間の弁収容空間１７と連通するように形成された段付穴からなる他の弁嵌合穴１８Ｂとが設けられている。これらの弁嵌合穴１８Ａ，１８Ｂには、後述の吸気電磁弁３８、戻し電磁弁４０、給排切換弁４１または排気電磁弁４４の端部が嵌合して位置決めされる。

　さらに、各弁収容空間１７内には、筒部１５Ａの角隅側に位置して合計４個のボルト挿通穴１９が形成されている。これらのボルト挿通穴１９には、リニアモータ２のケーシング３とシリンダヘッド２０との間に筒状遮蔽体１５（即ち、シリンダ１１）を挟持した状態で、これらを一体的に連結して固定する長尺ボルト（いずれも図示せず）が挿通される。なお、図４に簡略化して示すシリンダヘッド２０にも、同様に長尺ボルトが挿通されるボルト挿通穴が形成されているが、これを省略して示している。

　シリンダヘッド２０は、シリンダ１１の一端（即ち、吐出孔１３）側に衝合して連結するように筒状遮蔽体１５（即ち、シリンダ１１）の一端側に配設されている。図４に簡略化して示すように、シリンダヘッド２０は、中心側のヘッド筒２０Ａと、外周側の略四角形状をなす外筒部２０Ｂと、ヘッド筒２０Ａと外筒部２０Ｂとの間を一体的に連結するように十字形状をなして形成された複数のリブ２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆとを含んで構成されている。

　シリンダヘッド２０のヘッド筒２０Ａは、シリンダ１１の一端（即ち、吐出孔１３）側に衝合してシリンダ１１と同軸をなすように配設されている。シリンダヘッド２０の外筒部２０Ｂは、筒状遮蔽体１５の筒部１５Ａと同様にヘッド筒２０Ａを径方向外側から取囲む略四角形状の筒体として形成され、筒部１５Ａと外筒部２０Ｂとは、互いに重ね合わせて連結するように衝合されている。また、シリンダヘッド２０のリブ２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆについても、筒状遮蔽体１５のリブ１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆと互いに重ね合わせて連結するように衝合されている。

　そして、シリンダヘッド２０のヘッド筒２０Ａと外筒部２０Ｂとの間には、リブ２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆにより仕切られた弁収容空間２１が、例えば合計４個形成されている。これらの弁収容空間２１は、筒状遮蔽体１５の各弁収容空間１７と連通しており、後述の吸気電磁弁３８、戻し電磁弁４０、給排切換弁４１および排気電磁弁４４は、これらの弁収容空間１７，２１内にそれぞれ個別に収容される。

　図２に示すように、複数の連結ボルト２２は、筒状遮蔽体１５の各ねじ穴１６に螺着され、これにより、シリンダヘッド２０は筒状遮蔽体１５と一体化するように固定されている。なお、図４中のシリンダヘッド２０では、前記連結ボルト２２およびボルト孔等を省略して示している。これは、シリンダヘッド２０のヘッド筒２０Ａと外筒部２０Ｂとの間に設けるリブ２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆの形状等を明確に示すためである。

　シリンダヘッド２０の一端側には、エアドライヤ２３が固定して設けられている。このエアドライヤ２３は、シリンダヘッド２０の軸方向一側に位置し、シリンダヘッド２０および筒状遮蔽体１５（シリンダ１１）を挟んでリニアモータ２とは反対側に設けられている。エアドライヤ２３は、後述の流入口２５Ａ側がシリンダヘッド２０のヘッド筒２０Ａに接続され、内筒２５の内部には乾燥剤２６が充填されている。

　ここで、エアドライヤ２３は、その軸線方向がピストン１２の軸線方向に沿うように直列に配置されている。即ち、エアドライヤ２３の軸線とシリンダ１１（ピストン１２）の軸線とは、ほぼ一直線状をなして軸方向に延びている。換言すると、エアドライヤ２３は、リニアモータ２の可動子５およびピストン１２の移動方向の軸線上に配置されている。これにより、リニアモータ圧縮機１の径方向寸法を小さく抑えることができ、圧縮機の車両搭載性を高めることができる。

　エアドライヤ２３は、その外殻を構成する外筒２４と、該外筒２４内に配置された内筒２５と、該内筒２５内に充填状態で収容された多数の乾燥剤２６と、外筒２４と内筒２５との間に形成された環状通路２７とを含んで構成されている。エアドライヤ２３の環状通路２７は、後述する給排管路３３（図６参照）の一部を構成し、接続点３３Ｂの位置でタンク用管路３９に接続されると共に、給排切換弁４１を介して空気導管３４に接続される通路である。

　エアドライヤ２３は、内筒２５の流入口２５Ａ側から流入してくる圧縮空気に対して内筒２５内の乾燥剤２６が接触すると、この圧縮空気中の水分を乾燥剤２６が吸収して空気を乾燥させる。乾燥された圧縮空気は、内筒２５の流出口２５Ｂ側から外筒２４と内筒２５との間の環状通路２７を介して後述の戻し電磁弁４０または給排切換弁４１の方に流通する。

　内筒２５は、例えばアルミニウム等の金属材料からなる中空容器として、円筒状に形成されている。内筒２５の内側には、前，後方向に離間したフィルタ２８Ａ，２８Ｂ間に位置して多数の乾燥剤２６が充填されている。このフィルタ２８Ａ，２８Ｂは、乾燥剤２６の一部が外部に流出するのを防止するものである。また、フィルタ２８Ｂと外筒２４の底部２４Ａとの間には、各乾燥剤２６がフィルタ２８Ａ，２８Ｂ間でガタ付いたり、振動したりするのを抑えるため、フィルタ２８Ｂを底部２４Ａから離れる方向に常時付勢するスプリング２９が設けられている。

　次に、図６を参照して、本実施の形態によるリニアモータ圧縮機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等を含んで構成されている。

　合計４個のエアサスペンション３１は、車両の左前輪（ＦＬ），右前輪（ＦＲ），左後輪（ＲＬ），右後輪（ＲＲ）側で、車両の各車軸側と車体側（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，縮小に応じて車高調整を行うものである。

　各エアサスペンション３１は、例えば前記車両の車軸側に取付けられるシリンダ３１Ａと、該シリンダ３１Ａ内から軸方向へと伸縮可能に突出し突出端側が前記車体側に取付けられるピストンロッド３１Ｂと、該ピストンロッド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。このとき、各エアサスペンション３１は、ピストンロッド３１Ｂがシリンダ３１Ａ内から軸方向に伸縮して車両の高さ（車高）を、前記圧縮空気の給排量に応じて調整する。

　ここで、エアサスペンション３１は、車体を上，下方向に移動可能に支持する車高調整装置を構成している。即ち、エアサスペンション３１は、リニアモータ圧縮機１からの圧縮空気が供給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ものである。これらのエアサスペンション３１は、空気導管３４を介してリニアモータ圧縮機１の圧縮部１０に接続されている。

　リニアモータ圧縮機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１４側には、給排管路３３が接続されている。この給排管路３３は、例えば図２に示すエアドライヤ２３の環状通路２７等により構成され、そ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、リニアモータ圧縮機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、接続点３２Ｃの前，後で吸気管路３２に対し別々に接続してもよいことは勿論である。

　吸気管路３２は、その一端側がリニアモータ圧縮機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２に示すリニアモータ圧縮機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、リニアモータ圧縮機１の圧縮部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、リニアモータ圧縮機１の吐出弁１４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。換言すると、エアドライヤ２３は、接続点３３Ａ，３３Ｂの間となる位置で給排管路３３に設けられている。なお、給排管路３３には、エアドライヤ２３と接続点３３Ｂとの間となる位置にスローリターンバルブ（図示せず）を設ける構成としてもよい。

　エアドライヤ２３は、給排管路３３の途中に介装して設けられた空気乾燥部を構成している。このエアドライヤ２３は、例えばシリカゲル等の乾燥剤２６（図２参照）等を内蔵し、リニアモータ圧縮機１の吐出弁１４と給排切換弁４１との間に配設されている。エアドライヤ２３は、圧縮部１０で発生した高圧の圧縮空気がエアサスペンション３１側に向けて給排管路３３内を順方向に流通するときに、この圧縮空気を内部の乾燥剤２６に接触させることにより水分を吸着し、乾燥した圧縮空気をエアサスペンション３１のエア室３１Ｃに向けて供給する。

　一方、エアサスペンション３１のエア室３１Ｃから排出された圧縮空気（排気）がエアドライヤ２３（給排管路３３）内を逆方向に流通するときには、乾燥したエアがエアドライヤ２３内を逆流するので、エアドライヤ２３内の乾燥剤２６は、この乾燥エアにより水分が脱着される。これにより、エアドライヤ２３の乾燥剤２６は再生され、再び水分を吸着可能な状態に戻される。

　エアサスペンション３１のエア室３１Ｃは、給排切換弁４１および空気導管３４を介してリニアモータ圧縮機１の給排管路３３に接続されている。ここで、空気導管３４には、複数本（例えば、４本）の分岐管３４Ａが互いに分岐して設けられている。各分岐管３４Ａの先端側は、それぞれがエアサスペンション３１のエア室３１Ｃに着脱可能に接続されている。

　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）にリリーフ弁として一時的に切換わり、このときの過剰圧を空気導管３４内に逃がすことができる。

　圧縮空気を貯留するタンク３６は、例えば可撓性ホース等からなる接続管３６Ａを有している。この接続管３６Ａは、一方の端部がタンク３６に取外し可能に接続され、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。即ち、接続点３２Ｃは、圧縮部１０の吸気側と吸気弁３２Ｂとの間となる位置で、タンク側吸込管路３７が吸気管路３２から分岐するように吸気管路３２をタンク側吸込管路３７に接続している。

　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（ソレノイドバルブ）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、前記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。

　吸気電磁弁３８は、閉弁位置（ｃ）と開弁位置（ｄ）とからなるオン・オフ式の電磁弁で、汎用性の高い電磁式切換弁を採用することができ、例えば三方電磁弁のような高価な弁を不要にすることができる。なお、後述の戻し電磁弁４０および排気電磁弁４４についても、吸気電磁弁３８と同様に、汎用性の高い電磁式切換弁を採用することができる。

　また、タンク３６の接続管３６Ａは、圧縮部１０の吐出弁１４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。即ち、接続点３３Ｂは、エアドライヤ２３と給排切換弁４１との間となる位置でタンク用管路３９を給排管路３３から分岐させるように、給排管路３３をタンク用管路３９に接続している。

　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弁としての戻し電磁弁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（ソレノイドバルブ）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、前記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、例えばエアサスペンション３１内の圧縮空気をタンク用管路３９を介してタンク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、リニアモータ圧縮機１で発生した圧縮空気をエアサスペンション３１のエア室３１Ｃに供給したり、エア室３１Ｃ内の圧縮空気を給排管路３３を介して排出したりする給排位置（ｇ）と、エア室３１Ｃ内の圧縮空気を還流管路４２を介して圧縮部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に位置で給排管路３３に接続されている。排気管路４３の他方の端部は、コンプレッサ装置（リニアモータ圧縮機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。

　排気弁としての排気電磁弁４４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。排気電磁弁４４は、通常時は閉弁位置（ｇ）におかれ、前記制御装置からの制御信号により励磁されると、閉弁位置（ｇ）から開弁位置（ｈ）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から外部に排気（開放）したり、または、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から外部に排気（開放）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。

　さらに、空気導管３４には、例えば各分岐管３４Ａと給排切換弁４１との間となる位置に圧力検出器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３６内の圧力をタンク用管路３９を介して検出する。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。

　リニアモータ圧縮機１の吸気電磁弁３８、戻し電磁弁４０、給排切換弁４１および排気電磁弁４４は、エアドライヤ２３への圧縮空気の給排を制御するソレノイドバルブを構成している。これらのソレノイドバルブ（吸気電磁弁３８、戻し電磁弁４０、給排切換弁４１および排気電磁弁４４）は、図２、図７に例示するように、シリンダ１１の径方向外側に位置してケーシング３とシリンダヘッド２０との間に挟持状態で固定されている。そして、筒状遮蔽体１５の筒部１５Ａとシリンダ１１との間で、リブ１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆによって仕切られた各弁収容空間１７内に、ソレノイドバルブ（吸気電磁弁３８、戻し電磁弁４０、給排切換弁４１および排気電磁弁４４）は個別に収容して設けられている。

　さらに、リニアモータ圧縮機１には、給排管路３３を外部の空気導管３４に接続するための継手部４６と、タンク３６の接続管３６Ａが接続される他の継手部４７が設けられている。これらの継手部４６，４７は、例えば図１に示すように、シリンダヘッド２０の外筒部２０Ｂに設けられている。

　本実施の形態によるリニアモータ圧縮機１（リニアモータ式コンプレッサ）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、可動子５全体が車両の前，後方向（軸方向）に向けて駆動される。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）に往復動を繰返すように駆動される。

　可動子５の往復動に伴う推力は、圧縮部１０（シリンダ１１）内のピストン１２に伝えられる。ピストン１２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、ピストン１２の吸込行程では、シリンダ１１内が負圧傾向になり、これに伴って吸気弁３２Ｂ（図６参照）が開弁する。これにより、シリンダ１１内には、外気が吸気ポート３２Ａ（図６参照）側から吸気管路３２を介して吸込まれる。

　一方、ピストン１２の圧縮行程では、吸気弁３２Ｂ（図６参照）が閉弁した状態で、シリンダ１１内でのピストン１２の変位によりシリンダ１１内の圧力が上昇する。そして、シリンダ１１内の圧力が吐出弁１４の開弁圧力よりも高くなると、吐出弁１４が開弁する。これにより、シリンダ１１内で発生した圧縮空気は、シリンダヘッド２０を介してエアドライヤ２３内に向けて吐出される。エアドライヤ２３は、圧縮空気を乾燥剤２６に接触させることにより水分を吸着して除去し、乾燥した圧縮空気は、エアドライヤ２３の環状通路２７（給排管路３３）および空気導管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。

　ここで、エアサスペンション３１に圧縮空気を供給して、車体の車高を上げる場合には、各分岐管３４Ａの途中に設けた各給排気弁３５を閉弁位置（ａ）から開弁位置（ｂ）に切換える。この状態でリニアモータ圧縮機１の圧縮部１０を作動させることより、圧縮部１０で発生した圧縮空気は、空気導管３４の分岐管３４Ａを介して前，後輪側のエアサスペンション３１に供給される。

　車体側の車高が目標高さに達すると、車高の上げ動作を終了させるため、各給排気弁３５を閉弁位置（ａ）に戻して分岐管３４Ａを閉じる。これにより、前，後輪側のエアサスペンション３１に対する圧縮空気の供給は停止される。この状態で、エアサスペンション３１は伸長状態を保ち、車体側の車高は目標高さに上げた状態に保持される。

　一方、車高を下げる場合には、分岐管３４Ａの途中で各給排気弁３５を開弁位置（ｂ）に切換えると共に、例えば排気電磁弁４４を閉弁位置（ｉ）から開弁位置（ｊ）に切換える。これにより、エアサスペンション３１内の圧縮空気は、空気導管３４の分岐管３４Ａ、給排切換弁４１、給排管路３３を介してエアドライヤ２３内へと排出される。このときの圧縮空気は、エアドライヤ２３内を逆流して乾燥剤２６に吸着された水分を奪い取り、この乾燥剤２６を再生する。

　そして、このときの圧縮空気は、給排管路３３から排気管路４３、排気電磁弁４４、排気ポート４３Ａを通じて外部に排出（放出）される。この結果、エアサスペンション３１から圧縮空気が排出され、エアサスペンション３１が縮小されることにより、車高を下げることができる。

　また、車高を下げる制御を行う場合には、エアサスペンション３１のエア室３１Ｃからタンク３６に向けて圧縮空気を排気することもできる。この場合、エアサスペンション３１から排気を行うため、エアサスペンション３１の給排気弁３５を閉弁位置（ａ）から開弁位置（ｂ）に切換え、給排切換弁４１を給排位置（ｇ）から還流位置（ｈ）に切換える。この上で、圧縮部１０をリニアモータ２により駆動し、戻し電磁弁４０を閉弁位置（ｅ）から開弁位置（ｆ）に切換える制御を行う。

　これにより、圧縮空気は、エアサスペンション３１のエア室３１Ｃから給排切換弁４１、還流管路４２を介して圧縮部１０の吸気側に吸込まれ、圧縮部１０の吐出弁１４側からエアドライヤ２３、給排管路３３、タンク用管路３９、戻し電磁弁４０を介してタンク３６内に逃すように充填（排出）される。このため、エアサスペンション３１の圧縮空気は、タンク３６内に貯めた状態で車高を下げることができ、エアサスペンションシステム内の圧縮空気（即ち、圧縮部１０で圧縮し、エアドライヤ２３で乾燥させた圧縮空気）を無駄に外部に捨てることなく、次なる車高調整に有効に活用することができる。

　次に、この状態で車高を上げる制御を行う場合には、タンク３６内の圧縮空気を圧縮部１０を介してエアサスペンション３１のエア室３１Ｃに供給することができる。この場合、吸気電磁弁３８を閉弁位置（ｃ）から開弁位置（ｄ）に切換え、タンク３６を吸気管路５に連通させる。戻し電磁弁４０は、閉弁位置（ｅ）に戻されており、タンク３６はタンク用管路３９に対して遮断されている。

　この上で、リニアモータ２により圧縮部１０を駆動し、エアサスペンション３１の給排気弁３５を開弁位置（ｂ）に切換える。これにより、タンク３６内の圧縮空気は、圧縮部１０の作動に伴って吸気側から吸込まれ、吐出弁１４側からは圧縮空気がエアドライヤ２３、給排切換弁４１を介してエアサスペンション３１のエア室３１Ｃに供給され、車高を上昇方向に駆動できる。このように、車高の上昇時には、圧縮部１０で圧縮された空気は、エアドライヤ２３を通ることにより乾燥され、乾燥状態の圧縮空気がエアサスペンション３１のエア室３１Ｃ内へと供給される。

　ところで、リニアモータ式コンプレッサ（リニアモータ圧縮機１）は、シリンダ１１内を往復動するピストン１２により空気の圧縮－吐出音が発生し、これを低減する必要がある。このため、本発明者等は音の発生源であるシリンダ１１をカバー等で覆って遮音することを検討した。しかし、シリンダ１１は発熱源でもあるため、遮音カバー等でシリンダ１１を外側から覆うだけでは、シリンダ１１が外気に対し放熱していた分の熱が遮音カバー内にこもってしまい、圧縮空気の温度が上昇するという懸念がある。

　そこで、本実施の形態によるリニアモータ圧縮機１は、内部にモータ（電機子４と可動子５）が収容されたケーシング３と、ケーシング３から突出して前記モータの駆動により往復動する出力軸５Ａと、出力軸５Ａの突出端側に設けられたピストン１２と、ピストン１２が摺動可能に設けられ圧縮室を形成するシリンダ１１と、シリンダ１１に接続されたシリンダヘッド２０と、を備え、シリンダ１１の外周側には、該シリンダ１１と径方向に離間して該シリンダ１１を覆う遮蔽部としての筒状遮蔽体１５が設けられ、シリンダ１１、シリンダヘッド２０および筒状遮蔽体１５は、一体に連結して形成されている。

　これにより、遮蔽部としての筒状遮蔽体１５は、圧縮－吐出音の発生源であるシリンダ１１を径方向外側から覆うことができ、遮音効果を発揮することができる。また、圧縮部１０のシリンダ１１内をピストン１２が摺動し、圧縮熱等で発熱した熱量分は、シリンダ１１と筒状遮蔽体１５との一方側でモータのケーシング３に伝熱することができ、他方側ではシリンダヘッド２０に伝熱させ、放熱面積を大きくするように確保することができる。

　また、シリンダ１１の表面積と比して遮蔽部としての筒状遮蔽体１５の表面積を大きくしたので、放熱面積を確保することができ、言い換えると伝熱し易くすることができるので、シリンダ１１の温度上昇を抑えることができる。さらに、シリンダ１１の表面積と比してシリンダヘッド２０の表面積を大きくしたので、放熱面積を確保することができ、言い換えると伝熱し易くすることができるので、シリンダ１１の温度上昇を抑えることができる。但し、シリンダ１１の熱は、遮蔽部としての筒状遮蔽体１５とシリンダヘッド２０とで伝熱させているため、例えばシリンダ１１と比してシリンダヘッド２０の表面積が小さいとしても、全体として放熱面積を確保すればよい。

　特に、筒状遮蔽体１５の外周側に位置する筒部１５Ａは、内側のシリンダ１１との間が複数のリブ１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆにより接続されている。このため、シリンダ１１の熱容量を外側の筒状遮蔽体１５により大きくすることができ、シリンダ１１内の温度上昇を抑えることができる。しかも、筒状遮蔽体１５は、例えばアルミダイキャスト等の鋳造を用いてシリンダ１１と一体成形することができ、部品点数を削減も可能なことから、リニアモータ圧縮機１の製造コストを削減することができる。

　また、シリンダ１１と筒状遮蔽体１５とは、複数のリブ１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆにより一体構造となっているので、高剛性化が可能となり、遮音カバーとしての筒状遮蔽体１５の構造振動を抑制でき、遮音カバー単体に起因する放射音の抑制効果を発揮できる。さらに、筒状遮蔽体１５によりシリンダ１１の放熱面を拡大することができるため、シリンダ１１内の空気温度の上昇を抑えることができる。

　しかも、本実施の形態によるリニアモータ圧縮機１は、シリンダヘッド２０に接続され内部に乾燥剤２６が充填されたエアドライヤ２３と、エアドライヤ２３への圧縮空気の給排を制御するソレノイドバルブ（例えば、図６、図７中に示す吸気電磁弁３８、戻し電磁弁４０、給排切換弁４１および排気電磁弁４４）と、を備え、これらのソレノイドバルブは、シリンダ１１の径方向外側に位置してケーシング３とシリンダヘッド２０との間に挟持状態で固定され、筒状遮蔽体１５の筒部１５Ａは、前記ソレノイドバルブの外側に設けられている。

　これにより、吸気電磁弁３８、戻し電磁弁４０、給排切換弁４１および排気電磁弁４４等のソレノイドバルブを、シリンダ１１と筒状遮蔽体１５の筒部１５Ａとの間にコンパクトに収容でき、各弁収容空間１７（２１）内に各ソレノイドバルブを個別に仕分け、分離した状態で配置することができる。また、これらのソレノイドバルブによる弁の開，閉音、切換音を、筒状遮蔽体１５により遮音することができ、ソレノイドバルブによる発熱も筒状遮蔽体１５によって抑えることができる。

　従って、本実施の形態によれば、シリンダ１１の外周側に遮蔽部としての筒状遮蔽体１５を設け、シリンダ１１、シリンダヘッド２０および筒状遮蔽体１５を一体に連結して形成している。これにより、シリンダ１１の圧縮－吐出音の遮音性を高めることができると共に、シリンダ１１内での圧縮空気の温度上昇を抑えることができる。

　図６は、図２中の矢示III－III方向からシリンダと一体の筒状遮蔽体１５を単体として示したもので、本実施の形態の変形例を示している。この図６において、変形例による筒状遮蔽体１５では、筒状遮蔽体１５の筒部１５Ａのうち、ソレノイドバルブ（例えば、吸気電磁弁３８、戻し電磁弁４０）に対向する部位に、それぞれ開口部１００を設けるようにしている。これにより、発熱するソレノイドバルブの熱を大気に直接触れるようにし、放熱を促すことができる。

　なお、前記実施の形態では、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コンプレッサ（リニアモータ圧縮機１）を車両に搭載する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２以外の駆動源を用いて圧縮部１０を駆動する構成としてもよい。また、本発明のコンプレッサ装置（例えば、リニアモータ圧縮機１）は、車両以外のものに搭載する構成としてもよい。

　また、前記実施の形態では、コンプレッサ装置（例えば、リニアモータ圧縮機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する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。

　さらに、前記実施の形態では、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、それぞれを配置する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。

　次に、上記実施の形態に含まれるコンプレッサ装置として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

　コンプレッサ装置の第１の態様としては、内部にモータが収容されたケーシングと、前記ケーシングから突出して前記モータの駆動により往復動する出力軸と、前記出力軸の突出端側に設けられたピストンと、前記ピストンが摺動可能に設けられ圧縮室を形成するシリンダと、前記シリンダに接続されたシリンダヘッドと、を備え、前記シリンダの外周側には、該シリンダと径方向に離間して該シリンダを覆う遮蔽部が設けられ、前記シリンダ、シリンダヘッドおよび遮蔽部は、一体に連結して形成されることを特徴としている。

　コンプレッサ装置の第２の態様としては、前記第１の態様において、前記シリンダと前記遮蔽部との間は複数のリブで接続されていることを特徴としている。コンプレッサ装置の第３の態様としては、前記第１または第２の態様において、前記シリンダヘッドに接続され内部に乾燥剤が充填されたエアドライヤと、前記エアドライヤへの圧縮空気の給排を制御するソレノイドバルブと、を備え、前記ソレノイドバルブは、前記シリンダの径方向外側に位置して前記ケーシングと前記シリンダヘッドとの間に挟持状態で固定され、前記遮蔽部は、前記ソレノイドバルブの外側に設けられることを特徴としている。

　コンプレッサ装置の第４の態様としては、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記シリンダの表面積と比して前記遮蔽部の表面積の方が大きいことを特徴としている。コンプレッサ装置の第５の態様としては、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記シリンダの表面積と比して前記シリンダヘッドの表面積の方が大きいことを特徴としている。コンプレッサ装置の第６の態様としては、前記第３の態様において、前記遮蔽部に、前記ソレノイドバルブが大気に触れるように開口部を設けたことを特徴としている。

　尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　本願は、２０１８年９月２５日付出願の日本国特許出願第２０１８－１７８７７１号に基づく優先権を主張する。２０１８年９月２５日付出願の日本国特許出願第２０１８－１７８７７１号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

　１　リニアモータ圧縮機（コンプレッサ装置）　２　リニアモータ　３　ケーシング　４　電機子（モータ）　５　可動子（モータ）　５Ａ　出力軸　６　支持部材　７　ばね　１０　圧縮部　１１　シリンダ　１２　ピストン　１５　筒状遮蔽体（遮蔽部）　１５Ａ　筒部　１５Ｂ　仕切壁部　１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ　リブ　１７　弁収容空間　２０　シリンダヘッド　２３　エアドライヤ　２６　乾燥剤　３８　吸気電磁弁（ソレノイドバルブ）　４０　戻し電磁弁（ソレノイドバルブ）　４１　給排切換弁（ソレノイドバルブ）　４４　排気電磁弁（ソレノイドバルブ）　１００　開口部

Claims

　コンプレッサ装置であって、該コンプレッサ装置は、
　内部にモータが収容されたケーシングと、
　前記ケーシングから突出して前記モータの駆動により往復動する出力軸と、
　前記出力軸の突出端側に設けられたピストンと、
　前記ピストンが摺動可能に設けられ圧縮室を形成するシリンダと、
　前記シリンダに接続されたシリンダヘッドと、を備え、
　前記シリンダの外周側には、該シリンダと径方向に離間して該シリンダを覆う遮蔽部が設けられ、
　前記シリンダ、シリンダヘッドおよび遮蔽部は、一体に連結して形成されることを特徴とするコンプレッサ装置。
　請求項１に記載のコンプレッサ装置において、
　前記シリンダと前記遮蔽部との間は複数のリブで接続されていることを特徴とするコンプレッサ装置。
　請求項１または２に記載のコンプレッサ装置において、
　前記シリンダヘッドに接続され内部に乾燥剤が充填されたエアドライヤと、
　前記エアドライヤへの圧縮空気の給排を制御するソレノイドバルブと、を備え、
　前記ソレノイドバルブは、前記シリンダの径方向外側に位置して前記ケーシングと前記シリンダヘッドとの間に挟持状態で固定され、
　前記遮蔽部は、前記ソレノイドバルブの外側に設けられることを特徴とするコンプレッサ装置。
　請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置において、
　前記シリンダの表面積と比して前記遮蔽部の表面積の方が大きいことを特徴とするコンプレッサ装置。
　請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンプレッサ装置において、
　前記シリンダの表面積と比して前記シリンダヘッドの表面積の方が大きいことを特徴とするコンプレッサ装置。
　請求項３に記載のコンプレッサ装置において、
　前記遮蔽部に、前記ソレノイドバルブが大気に触れるように開口部を設けたことを特徴とするコンプレッサ装置。