WO2023037672A1

WO2023037672A1 - 圧縮機

Info

Publication number: WO2023037672A1
Application number: PCT/JP2022/022315
Authority: WO
Inventors: 寛小林; 正明内山
Original assignee: 日立Astemo株式会社
Priority date: 2021-09-09
Filing date: 2022-06-01
Publication date: 2023-03-16

Abstract

圧縮機（１）のピストン（１８）は、シリンダ（１７）内を圧縮室（２１）と吸込室（２２）とに区画する。ピストン（１８）には、圧縮室（２１）と吸込室（２２）とを連通する連通路（１９Ａ）が形成されている。吸込弁（２３）は、連通路（１９Ａ）の開口（１９Ａ１）を開閉する。吸込弁（２３）は、板状であって、ピストン（１８）に固定される固定部（２３Ａ）と、開口（１９Ａ１）を覆う閉塞部（２３Ｂ）と、固定部（２３Ａ）と閉塞部（２３Ｂ）とをつなぐ渦巻状のバネ部（２３Ｃ）とを有する。

Description

圧縮機

　本開示は、例えば圧縮空気を生成する圧縮機に関する。

　例えば、特許文献１，２には、ピストンに形成された連通路を通じてクランク室側から圧縮室に空気を吸込む圧縮機が記載されている。この場合、ピストンには、連通路の開口を開閉するための板状の弁（吸込弁）が設けられている。

特開平０７－２０８３６８号公報特開２０１７－１０６３９７号公報

　例えば、圧縮機のピストン径（シリンダ径）を小さくしても、風量、圧力を確保するためには、連通路の開口（ポート径）を大きくすること、および、板状の弁（吸込弁）のリフト量を大きくすることが必要になる。これに対して、連通路の開口を大きくすると、弁全体のうち、開口を塞ぐための閉塞部の面積が増える。これにより、リフト量を大きくするためのバネ部の確保が困難になり、リフト量を確保し難くなる可能性がある。

　本発明の一実施形態の目的は、「ピストンの連通路の開口を大きくすること」と「吸込弁のリフト量を大きくすること」とを両立できる圧縮機を提供することにある。

　本発明の一実施形態は、シリンダ内を第１室と第２室に区画し、往復動するピストンと、前記ピストンに形成され、前記第１室と前記第２室とを連通する連通路と、前記連通路の一端であって、前記ピストンの前記第１室側の一側面に設けられる開口と、前記開口を開閉する吸込弁と、を有し、前記吸込弁は、板状であって、前記一側面の中央に固定される固定部と、前記固定部の外周部に位置する閉塞部と、前記固定部と前記閉塞部をつなぐ渦巻状の接続部と、を有する圧縮機である。

　本発明の一実施形態によれば、「ピストンの連通路の開口を大きくすること」と「吸込弁のリフト量を大きくすること」とを両立できる。

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。ピストン、吸込弁等を示す分解斜視図である。吸込弁を示す平面図である。吸込弁をピストンに取付けた状態で示す斜視図である。変形例によるピストン、吸込弁等を示す分解斜視図である。変形例による吸込弁を示す平面図である。

　以下、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、添付図面を参照しつつ説明する。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る場合を例示する。

　図１ないし図４は、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、エアコンプレッサとして構成されている。圧縮機１は、例えば、大気を吸込んで圧縮するコンプレッサ（通常のコンプレッサ）、および／または、タンク等から圧縮されている空気（圧縮空気）を吸い込んでさらに圧縮するコンプレッサ（ブースタコンプレッサ）として用いることができる。圧縮機１は、駆動源となるリニアモータ２と、シリンダ１７およびピストン１８を有する圧縮部１６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を長さ方向（図１の左右方向）に往復動させることで、圧縮部１６のピストン１８を同方向に往復動させる。

　リニアモータ２は、圧縮部１６と共に、例えば車両（自動車）の車体（図示せず）に取付けられる。リニアモータ２は、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、中空状の容器として形成されている。具体的には、ケーシング３は、軸方向の両側がそれぞれ開口した筒状のケース本体３Ａと、軸方向の一側となるシリンダ１７側（例えば、図１の左側）を閉塞するシリンダ側隔壁部３Ｂと、軸方向の他側となるインバータ１５側（例えば、図１の右側）を閉塞するインバータ側隔壁部３Ｃとにより構成されている。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（＝シリンダ１７の軸方向）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の長さ方向の一側（シリンダ１７側）に向けて常時付勢している。ばね７は、可動子５が往復動するときに、伸長、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から圧縮部１６のシリンダ１７内に向けて突出している。可動子５は、リニアモータ２の駆動により往復動する出力軸８を有している。出力軸８の突出端側には、ピストン１８が設けられている。出力軸８は、ピストンロッドに対応する。

　出力軸８のピストン１８側は、ピストン１８を支持するピストン支持部１０となっている。即ち、出力軸８のピストン１８側は、軸方向に延びるロッド部９と、このロッド部９に接続されたピストン支持部１０とにより構成されている。出力軸８のロッド部９は、滑り軸受１１を介して軸方向の変位を可能にシリンダ側隔壁部３Ｂに支持されている。ピストン支持部１０は、ロッド部９の先端に取付けられている。即ち、ピストン支持部１０は、ロッド部９の先端側（ピストン１８側）に設けられている。この場合、ピストン支持部１０は、ピストン１８を構成するリップリング２０よりも外径寸法が小さい円板状に形成されている。

　図２に示すように、ピストン支持部１０は、円柱状の中央部１０Ａと、中央部１０Ａの外径側に位置するリング部１０Ｂと、中央部１０Ａとリング部１０Ｂとの間に位置して両者を接続する複数（例えば、３個）の接続部１０Ｃとを備えている。周方向に隣り合う接続部１０Ｃ同士の間は、ピストン１８の連通路１９Ａに接続される通気路１２となっている。これにより、ピストン支持部１０は、ピストン１８の連通路１９Ａと圧縮部１６の吸込室２２とを連通する通気路１２を備えている。また、ピストン支持部１０の中央部１０Ａには、取付けねじ１３が螺合する雌ねじ１０Ｄが設けられている。ピストン支持部１０には、ピストン１８（即ち、ピストン本体１９およびリップリング２０）と吸込弁２３とが取付けねじ１３によって取付けられている。

　図１に示すように、ケーシング３の長さ方向の他側、即ち、圧縮部１６とは反対側には、有底筒状のインバータケース１４が設けられている。インバータケース１４内には、リニアモータ２の駆動を制御するインバータ１５が設けられている。インバータ１５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。

　リニアモータ式の圧縮機１の圧縮部１６は、例えば、リニアモータ２とエアドライヤ２８との間に挟まれた状態で設けられている。圧縮部１６は、シリンダ１７と、ピストン１８と、吸込弁２３と、吐出弁２４と、シリンダヘッド２５とを含んで構成されている。圧縮部１６は、リニアモータ２の可動子５と一緒にピストン１８が軸方向に往復動することにより、シリンダ１７内で空気（または、すでに圧縮された空気）を圧縮し、圧縮空気（または、さらに圧縮された空気）を発生させる。

　シリンダ１７は、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて有底円筒状に形成されている。シリンダ１７は、円筒状の筒部１７Ａと、筒部１７Ａの一端側（例えば、図１の左側）を閉塞する底部１７Ｂとを備えている。底部１７Ｂには、底部１７Ｂを貫通する吐出孔１７Ｃが設けられている。シリンダ１７は、ケーシング３のシリンダ側隔壁部３Ｂに取付けられている。即ち、シリンダ側隔壁部３Ｂには、シリンダ１７の筒部１７Ａを嵌着するための取付け筒部３Ｄがシリンダ１７側に突出して設けられている。シリンダ１７は、シリンダ側隔壁部３Ｂの取付け筒部３Ｄに嵌着された状態でシリンダ側隔壁部３Ｂとシリンダヘッド２５とに挟持されることにより、ケーシング３に取付けられている。

　シリンダ１７の内部には、ピストン１８が往復動（摺動）可能に収容されている。ピストン１８は、リニアモータ２の可動子５に連結されている。これにより、ピストン１８は、リニアモータ２（ケーシング３）の長さ方向（即ち、図１の左右方向となるシリンダ１７の軸方向）に摺動変位を可能にシリンダ１７内に設けられている。即ち、ピストン１８は、可動子５の往復動に連動してシリンダ１７内を往復動する。このように、ピストン１８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。

　ピストン１８は、シリンダ１７内に往復動可能に挿嵌されている。ピストン１８は、シリンダ１７内を圧縮室２１と吸込室２２とに区画する。ピストン１８には、吸込室２２と圧縮室２１とを連通させる連通路１９Ａと、連通路１９Ａを開閉可能に覆う吸込弁２３とが設けられている。この場合、ピストン１８は、連通路１９Ａが設けられたピストン本体１９と、ピストン本体１９の外周側に設けられたリップリング２０とを備えている。ピストン本体１９の中央には、取付けねじ１３が挿通される挿通孔１９Ｃが設けられている。リップリング２０は、ピストン１８とシリンダ１７との間をシールする。リップリング２０は、例えば耐摩耗性、自己潤滑性を有する樹脂材料からなる断面Ｌ字状のシール部材として形成されている。

　圧縮室２１は、シリンダ１７の筒部１７Ａと底部１７Ｂとピストン１８とによって囲まれた円柱状の空間として形成されている。吸気室とも呼ばれる吸込室２２は、シリンダ１７の筒部１７Ａとケーシング３のシリンダ側隔壁部３Ｂとピストン１８と出力軸８のロッド部９とによって囲まれた円筒状の空間として形成されている。吸込室２２には、ケーシング３のシリンダ側隔壁部３Ｂに設けられた吸込口３Ｅを介して外部の空気（または圧縮空気）が流入する。

　吸気弁とも呼ばれる吸込弁２３は、ピストン１８の圧縮室２１側に設けられている。即ち、吸込弁２３は、板状に形成されており、ピストン１８に取付けられている。吸込弁２３は、ピストン１８に固定される固定部２３Ａと、ピストン１８の連通路１９Ａの開口１９Ａ１を開閉可能に覆う閉塞部２３Ｂと、弾性変形することにより閉塞部２３Ｂを連通路１９Ａの開口１９Ａ１に対して離れる方向に変位させるバネ部２３Ｃとを備えている。

　吸込弁２３は、圧縮部１６（ピストン１８）の吸込行程においてピストン１８の連通路１９Ａを開放（開弁）し、シリンダ１７内の吸込室２２と圧縮室２１とを連通させる。圧縮部１６（ピストン１８）の圧縮行程では、吸込弁２３がピストン１８の連通路１９Ａを閉鎖（閉弁）し、シリンダ１７内の圧縮室２１と吸込室２２との間を遮断する。

　図１に示すように、吐出弁２４は、シリンダ１７の底部１７Ｂとシリンダヘッド２５との間に設けられている。吐出弁２４は、シリンダ１７の一端（より具体的には、シリンダ１７の底部１７Ｂの吐出孔１７Ｃ）を開閉可能に覆っている。吐出弁２４は、例えば、シリンダ１７の底部１７Ｂとシリンダヘッド２５との間に挟持される基部２４Ａと、欠円環状の切欠き２４Ｂと、切欠き２４Ｂの内側に位置して吐出孔１７Ｃを開閉可能に覆う閉塞部２４Ｃとにより構成されている。

　吐出弁２４（閉塞部２４Ｃ）は、圧縮部１６の吸込行程で吐出孔１７Ｃを閉鎖してシリンダ１７内の圧縮室２１とシリンダヘッド２５内の吐出室２６との間を遮断する。吐出弁２４（閉塞部２４Ｃ）は、圧縮部１６の圧縮行程で吐出孔１７Ｃを開いてシリンダ１７内の圧縮室２１とシリンダヘッド２５内の吐出室２６とを連通させる。

　シリンダヘッド２５は、シリンダ１７の底部１７Ｂを覆うようにシリンダ１７の一端側（例えば、図１の左端側）に取付けられている。シリンダヘッド２５は、有底筒状に形成されている。シリンダヘッド２５とシリンダ１７の底部１７Ｂとの間には、吐出室２６が形成されている。シリンダヘッド２５は、圧縮空気が吐出される吐出部としてエアドライヤ２８側に設けられている。この場合、シリンダヘッド２５とリニアモータ２のケーシング３（シリンダ側隔壁部３Ｂ）との間には、両者間を連結して固定する複数の固定具２７が設けられている。

　固定具２７は、シリンダ１７の径方向外側で周方向に間隔をもってシリンダヘッド２５とリニアモータ２のケーシング３（シリンダ側隔壁部３Ｂ）との間に配設されている。固定具２７は、シリンダ１７をシリンダヘッド２５とリニアモータ２のケーシング３（シリンダ側隔壁部３Ｂ）との間に挟持する。シリンダヘッド２５には、エアドライヤ２８に通じる吐出口２５Ａが設けられている。吐出口２５Ａは、吐出室２６とエアドライヤ２８との間を連通する。

　エアドライヤ２８は、シリンダヘッド２５の一端側（例えば、図１の左端側）に取付けられている。即ち、エアドライヤ２８は、圧縮部１６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２８の内部には、乾燥剤が充填されている。エアドライヤ２８は、圧縮部１６から吐出された圧縮空気に対して乾燥剤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によって吸収して空気を乾燥させる。

　ところで、圧縮機（コンプレッサ）のピストン径（シリンダ径）を小さくしても、風量、圧力を確保するためには、連通路の開口（ポート径）を大きくすること、および、板状の弁（吸込弁、吸気弁）のリフト量を大きくすることが必要になる。これに対して、例えば、連通路の開口を大きくすると、弁全体のうち、開口を塞ぐための閉塞部の面積が増える。これにより、リフト量を大きくするためのバネ部の確保が困難になり、リフト量を確保し難くなる可能性がある。

　即ち、圧縮機でピストンに吸込弁（吸気弁）を設ける場合、一枚の板状の吸込弁により、「開口を塞ぐ部分（閉塞部）」と「ストロークを決める部分（バネ部）」とを構成する。この場合に、高圧での負荷を低減すべく、ピストン径を小さくすると、そのままでは、「開口（ポート径）の面積の確保」と「リフト量を大きくするためのバネ部の確保」とを両立することが困難になる可能性がある。

　そこで、本実施形態では、吸込弁２３の中央部を固定部２３Ａとしてピストン１８に固定する。また、吸込弁２３の外周部は、連通路１９Ａの開口１９Ａ１を開閉可能に覆う閉塞部２３Ｂとし、この閉塞部２３Ｂにより閉塞される開口１９Ａ１の面積を確保する。さらに、固定部２３Ａと閉塞部２３Ｂとを渦巻状のバネ部２３Ｃで接続し、バネ部２３Ｃのバネ定数を下げることにより、吸込弁２３のリフト量（閉塞部２３Ｂが開口１９Ａ１から離れる量）を大きくしている。以下、これらの点について、説明する。

　図１ないし図４に示すように、本実施形態の圧縮機１は、ピストン１８と、連通路１９Ａと、開口１９Ａ１と、吸込弁２３とを有している。ピストン１８は、シリンダ１７内を第１室となる圧縮室２１と第２室となる吸込室２２とに区画する。ピストン１８は、シリンダ１７内を往復動する。連通路１９Ａは、ピストン１８に形成されている。より具体的には、連通路１９Ａは、ピストン１８を構成するピストン本体１９に、ピストン本体１９を軸方向に貫通する貫通孔として設けられている。連通路１９Ａは、ピストン支持部１０の通気路１２を介して吸込室２２と連通している。これにより、連通路１９Ａは、圧縮室２１と吸込室２２とを連通する。

　開口１９Ａ１は、連通路１９Ａの一端であって、ピストン１８の圧縮室２１側の一側面（例えば、図１の左側面、図２の上側面）に設けられている。図２に示すように、開口１９Ａ１は、ピストン１８の一側面の外径（外周縁）に沿って第１端Ｅ１から第２端Ｅ２まで延びる円弧状に形成されている。そして、第１端Ｅ１と第２端Ｅ２と一側面の中心Ｏとで形成される開口１９Ａ１の角度は、２７０度より大きくなっている。即ち、開口１９Ａ１は、円形のピストン１８（ピストン本体１９）の外径側に位置して周方向に２７０度を超えて延びる円弧状に形成されている。より具体的には、開口１９Ａ１は、例えば３１０度ないし３４０度程度の円弧状に形成されている。

　吸込弁２３は、ピストン１８（ピストン本体１９）の連通路１９Ａの開口１９Ａ１を開閉する。図２に示すように、吸込弁２３は、板状である。より具体的には、吸込弁２３は、略円板状である。吸込弁２３は、固定部２３Ａと、閉塞部２３Ｂと、接続部としてのバネ部２３Ｃとを有している。固定部２３Ａは、ピストン１８の一側面（圧縮室２１側の面）の中央に固定される。このために固定部２３Ａには、取付けねじ１３が挿通される取付孔２３Ａ１が設けられている。

　閉塞部２３Ｂは、固定部２３Ａの外周部（即ち、固定部２３Ａよりも径方向の外側）に位置する。この場合、閉塞部２３Ｂは、ピストン１８（ピストン本体１９）の連通路１９Ａの開口１９Ａ１と対応する位置に配置されている。閉塞部２３Ｂは、ピストン１８の開口１９Ａ１を開閉可能に覆う部分であり、ピストン１８の開口１９Ａ１と同様に周方向に２７０度を超えて延びている。より具体的には、閉塞部２３Ｂは、ピストン１８（ピストン本体１９）の外径側を略３６０度（例えば３２０度ないし３５０度程度）周回するように延びている。

　バネ部２３Ｃは、固定部２３Ａと閉塞部２３Ｂとを接続する接続部である。バネ部２３Ｃは、固定部２３Ａ側を基端側としてピストン１８（ピストン本体１９）の一側面（圧縮室２１側の面、即ち、吸込弁２３側の面）から離れる方向に弾性変形することにより、閉塞部２３Ｂをピストン１８の開口１９Ａ１から離間させる。この場合、バネ部２３Ｃは、固定部２３Ａと閉塞部２３Ｂとをつなぐ渦巻状に形成されている。即ち、図２ないし図４に示すように、バネ部２３Ｃは、固定部２３Ａから時計方向に略３６０度（例えば、２７０度ないし４５０度程度）周回して延びることにより、渦巻状となっている。

　これにより、バネ部２３Ｃは、時計方向の一端側（固定部２３Ａとの接続部位）から時計方向の他端側（閉塞部２３Ｂとの接続部位）まで周方向に略３６０度延びている。また、吸込弁２３には、固定部２３Ａと閉塞部２３Ｂとをつなぐ渦巻状のバネ部２３Ｃを設けることに伴って、径方向の中央側から外側に向けて１．５周（５４０度）ないし１．７５周（６３０度）程度周回する切り欠き２３Ｄが設けられている。そして、切り欠き２３Ｄの最も外径側は、ピストン１８（ピストン本体１９）に設けられた位置決め規制部１９Ｂと対向する外周切り欠き部２３Ｄ１となっている。

　外周切り欠き部２３Ｄ１は、ピストン１８（ピストン本体１９）に吸込弁２３を取り付けるときに、ピストン１８（ピストン本体１９）の位置決め規制部１９Ｂと整合させることにより、吸込弁２３の周方向の位置決めを行うことができる。このように、吸込弁２３には、ピストン１８（ピストン本体１９）の開口１９Ａ１の第１端Ｅ１と第２端Ｅ２との間でかつ開口１９Ａ１から外れた位置に対応して、外周切り欠き部２３Ｄ１が設けられている。

　一方、ピストン１８（ピストン本体１９）の一側面、即ち、圧縮室２１側の面（吸込弁２３側の面）は、吸込弁２３の座面となっている。この座面は、平坦面として形成されている。ピストン１８（ピストン本体１９）の連通路１９Ａは、ピストン１８（ピストン本体１９）の外径側に位置して周方向に２７０度を超えて延びる円弧状に形成されている。

　さらに、図２および図４に示すように、ピストン１８（ピストン本体１９）の一側面には、連通路１９Ａの開口１９Ａ１から外れた部位で、かつ、開口１９Ａ１の第１端Ｅ１と第２端Ｅ２との間となる部位に、位置決め規制部１９Ｂが形成されている。位置決め規制部１９Ｂは、吸込弁２３の外周切り欠き部２３Ｄ１と対向するピストン１８（ピストン本体１９）の一側面に形成されている。即ち、位置決め規制部１９Ｂは、ピストン１８（ピストン本体１９）の外径側で、吸込弁２３の外周切り欠き部２３Ｄ１と対応する位置に設けられている。位置決め規制部１９Ｂは、ピストン本体１９の一側面から吸込弁２３側に向けて軸方向に突出する略円柱状の突出部となっている。

　吸込弁２３は、外周切り欠き部２３Ｄ１を位置決め規制部１９Ｂに整合させた状態でピストン１８（ピストン本体１９）に取付けられている。位置決め規制部１９Ｂは、吸込弁２３の閉塞部２３Ｂとピストン１８（ピストン本体１９）の連通路１９Ａ（開口１９Ａ１）との位置を一致させる。図３に示すように、吸込弁２３の外周切り欠き部２３Ｄ１とピストン１８（ピストン本体１９）の位置決め規制部１９Ｂとの間には、ピストン１８（ピストン本体１９）の周方向に関する隙間Ｓ，Ｓが設けられている。

　この隙間Ｓ，Ｓは、閉塞部２３Ｂが開口１９Ａ１から離れる方向に変位することを許容すると共に、閉塞部２３Ｂがピストン１８（ピストン本体１９）の周方向に変位することを許容するために設けられている。即ち、吸込弁２３が開弁するときの閉塞部２３Ｂの動きが閉塞部２３Ｂの全周でほぼ均一の場合は、閉塞部２３Ｂが開口１９Ａ１から離れる方向に変位することを許容できるように、隙間Ｓ，Ｓの大きさを設定できる。

　しかし、閉塞部２３Ｂは、周方向に長い（周方向に２７０度を超えて延びている）。このため、閉塞部２３Ｂの開弁のタイミングが周方向でずれる（異なる）可能性がある。そこで、このような閉塞部２３Ｂの動き（ひねり）を許容できるように、隙間Ｓ，Ｓの大きさは、閉塞部２３Ｂの周方向の変位（ひねり）を許容できる大きさに設定している。即ち、隙間Ｓ，Ｓは、閉塞部２３Ｂの開弁のタイミングが周方向でずれる（異なる）ときにも、閉塞部２３Ｂの開弁を妨げない大きさに設定している。

　なお、実施形態では、吸込弁２３の径方向の中央側から外側に向けて１．５周（５４０度）ないし１．７５周（６３０度）程度周回する切り欠き２３Ｄの最も外側（外径側）を、外周切り欠き部２３Ｄ１とした場合を例に挙げて説明した。即ち、実施形態では、閉塞部２３Ｂを欠円環状（Ｃ字状）とすると共に、閉塞部２３Ｂの周方向の一端部と他端部とが隙間を介して対向する部分を、外周切り欠き部２３Ｄ１としている。しかし、これに限らず、図示は省略するが、例えば、閉塞部を円環状（Ｏ字状）に形成すると共に、円環状の閉塞部の外周縁に径方向内側に向けて凹む凹部を設け、この凹部を外周切り欠き部としてもよい。

　このように、本実施形態によれば、シリンダ１７内には、シリンダ１７内を第１室となる圧縮室２１と第２室となる吸込室２２とに区画し、かつ、シリンダ１７内で往復動するピストン１８が設けられている。ピストン１８には、圧縮室２１と吸込室２２とを連通する連通路１９Ａが設けられている。また、ピストン１８には、連通路１９Ａを開閉する吸込弁２３が固定されている。図１に示すように、圧縮室２１には、吐出弁２４があり、圧縮室２１は、吐出弁２４を介して吐出口２５Ａに通じている。吸込室２２は、吸気口とも呼ばれる吸込口３Ｅに通じている。

　図２に示すように、吸込弁２３は、取付けねじ１３によって中央部となる固定部２３Ａがピストン１８（ピストン本体１９）の一側面（座面）に固定される。この場合、吸込弁２３は、ピストン１８を構成するピストン本体１９およびリップリング２０と共に、ピストン支持部１０に固定される。ピストン１８（ピストン本体１９）の一側面の径方向外側、即ち、吸込弁２３の座面の外周部には、ピストン１８の下側の吸込室２２に通じる連通路１９Ａが開口している。

　連通路１９Ａの開口１９Ａ１は、周方向に２７０度を超えて延びている。この上で、吸込弁２３は、吸込弁２３の外径側で周方向に延び連通路１９Ａの開口１９Ａ１を閉じる閉塞部２３Ｂと、吸込弁２３の径方向の中心に位置してピストン１８（ピストン本体１９）に固定される固定部２３Ａと、これら固定部２３Ａと閉塞部２３Ｂとをつなぐ渦巻状のバネ部２３Ｃを備えている。

　また、吸込弁２３の座面となるピストン１８（ピストン本体１９）の一側面には、吸込弁２３の閉塞部２３Ｂの位置を規制するための位置決め規制部１９Ｂが形成されている。位置決め規制部１９Ｂは、吸込弁２３の外周切り欠き部２３Ｄ１との間に隙間Ｓ，Ｓを有する。隙間Ｓ，Ｓは、吸込弁２３（閉塞部２３Ｂ）が開弁（スライド）するために必要な隙間だけでなく、閉塞部２３Ｂが周方向（回転方向）に発生する動きを許容する隙間となっている。この理由は、次の通りである。即ち、吸込弁２３の開弁するときの閉塞部２３Ｂの動きが、全周にわたってほぼ均一の場合は、閉塞部２３Ｂが開弁する方向（図４の上下方向）に変位（スライド）するために必要な隙間でよい。

　しかし、実施形態では、閉塞部２３Ｂが周方向に長い。このため、閉塞部２３Ｂの開弁タイミングが周方向で異なる可能性がある。そこで、実施形態では、閉塞部２３Ｂの周方向（回転方向）に発生する動き（ひねり）を許容できるように、隙間Ｓ，Ｓの大きさを確保している。即ち、閉塞部２３Ｂの開弁タイミングが周方向で異なることにより、閉塞部２３Ｂが周方向（回転方向）に動く傾向となっても、位置決め規制部１９Ｂが閉塞部２３Ｂの動きを妨げないように、隙間Ｓ，Ｓの大きさを設定している。

　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１６を構成するシリンダ１７内のピストン１８に伝えられる。ピストン１８は、シリンダ１７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１８が吸込室２２側に移動する吸入行程では、圧縮室２１の圧力が低下し、吸込弁２３が開弁する。これにより、吸込口３Ｅから空気（または圧縮空気）が吸い込まれ、吸込室２２側の空気（または圧縮空気）がピストン支持部１０の通気路１２およびピストン１８の連通路１９Ａを通じて圧縮室２１側に流れる。

　次に、ピストン１８が圧縮室２１側に移動する圧縮行程では、吸込弁２３が閉弁する。これにより、圧縮室２１の圧力が上昇し、吐出弁２４が開弁し、圧縮空気が吐出室２６を介して吐出口２５Ａに排出される。吐出口２５Ａから排出された圧縮空気は、例えば、エアドライヤ２８で乾燥された後、車両のエアサスペンションのエア室内に供給される。

　ここで、吸込弁２３のバネ部２３Ｃは、渦巻状に形成されている。このため、バネ部２３Ｃの長さ（即ち、固定部２３Ａから閉塞部２３Ｂまでの接続長さ）を確保でき、バネ定数を下げることができる。これにより、バネ部２３Ｃを弾性変形し易くでき、吸込弁２３（閉塞部２３Ｂ）のリフト量を大きくできる。この結果、ピストン１８の連通路１９Ａを通り圧縮室２１へ移動する空気の通路面積を確保でき、吸込抵抗を低減できる。

　以上のように、本実施形態によると、吸込弁２３は、固定部２３Ａと閉塞部２３Ｂとをつなぐ渦巻状のバネ部２３Ｃを有している。このため、固定部２３Ａと閉塞部２３Ｂとの接続部となるバネ部２３Ｃの長さを長くでき、ばね定数を下げることができる。即ち、吸込弁２３の径方向の内側（中央）の固定部２３Ａと吸込弁２３の径方向の外側（外周部）の閉塞部２３Ｂとを周方向に延びる渦巻状のバネ部２３Ｃにより接続することにより、このバネ部２３Ｃの長さを長くできる。これにより、バネ部２３Ｃのばね定数を低くでき、バネ部２３Ｃを弾性変形し易くできる。

　このため、ピストン１８の連通路１９Ａの開口１９Ａ１を大きくしても、吸込弁２３の閉塞部２３Ｂが開口１９Ａ１から離れる量（リフト量）を大きくでき、吐出空気量を確保できる。この結果、「ピストン１８の連通路１９Ａの開口１９Ａ１を大きくすること」と「吸込弁２３のリフト量を大きくすること」とを両立できる。従って、圧縮機１のピストン径を小さくしても、ピストン１８の連通路１９Ａの開口１９Ａ１を大きくでき、かつ、吸込弁２３のリフト量を大きくできるため、高圧での負荷を低減できることに加えて、風量、圧力を確保することができる。

　本実施形態によると、ピストン１８の連通路１９Ａの開口１９Ａ１は、ピストン１８の外径（外周縁）に沿って２７０度を超えて延びている。このため、連通路１９Ａの開口１９Ａ１を大きくでき、圧縮機１の効率を向上できる。

　本実施形態によると、吸込弁２３には外周切り欠き部２３Ｄ１が設けられており、ピストン１８には位置決め規制部１９Ｂが形成されている。このため、ピストン１８に吸込弁２３を取り付けるときに、吸込弁２３の外周切り欠き部２３Ｄ１とピストン１８の位置決め規制部１９Ｂとを整合させることにより、吸込弁２３を位置決めすることができる。これにより、ピストン１８に吸込弁２３を取り付ける作業の容易化を図ることができる。

　なお、実施形態では、ピストン１８の外径側に位置決め規制部１９Ｂを設けると共に、この位置決め規制部１９Ｂに吸込弁２３の外周切り欠き部２３Ｄ１を対向させる構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、図５および図６に示す変形例のように、ピストンの外径側の位置決め規制部および吸込弁の外周切り欠き部を省略してもよい。

　図５および図６に示す変形例では、ピストン１８の一側面の中央部に、断面形状が欠円環状（即ち、略Ｄ字状）の位置決め部３１が設けられている。位置決め部３１は、ピストン本体１９の一側面から吸込弁２３側に向けて突出している。また、吸込弁２３の固定部２３Ａには、断面形状が欠円環状（即ち、略Ｄ字状）の取付孔３２が形成されている。そして、断面形状が欠円環状の位置決め部３１と取付孔３２とを整合させることにより、吸込弁２３の閉塞部２３Ｂとピストン１８（ピストン本体１９）の連通路１９Ａ（開口１９Ａ１）との位置を一致させている。即ち、吸込弁２３の取付孔３２は、位置決め部３１に嵌合される。

　このような変形例の場合も、実施形態と同様に、「ピストン１８の連通路１９Ａの開口１９Ａ１を大きくすること」と「吸込弁２３のリフト量を大きくすること」とを両立できる。しかも、変形例は、ピストン１８の位置決め部３１と吸込弁２３の取付孔３２とにより、ピストン１８に対する吸込弁２３の位置決めを行うことができる。これにより、ピストン１８に吸込弁２３を取り付ける作業の容易化を図ることができる。

　実施形態では、連通路１９Ａの開口１９Ａ１を、周方向に２７０度を超えて延びる円弧状とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、連通路の開口は、２７０度以内の円弧状としてもよい。例えば、開口は、２１０度、２４０度、２７０度、３００度または３３０度を超えて延びる円弧状とすることができる。また、開口は、円弧状に限らず、例えば、扇状、多角形状、直線状等、円弧状以外の形状を採用してもよい。さらに、複数の連通路または複数の開口を備える構成としてもよい。このことは、変形例についても同様である。

　実施形態では、吸込弁２３のバネ部２３Ｃは、略３６０度周方向に延びる渦巻き状とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、接続部としてのバネ部は、周方向に３６０度を超えて延びる構成としてもよいし、３６０度を超えずに延びる構成としてもよい。接続部としてのバネ部は、例えば、９０度（好ましくは１８０度、２１０度、２４０度、２７０度、３００度または３３０度）を超えて周方向に渦巻き状に延びるように構成できる。また、必要に応じて、３６０度を超えて、例えば、３９０度、４２０度、４５０度、４８０度、５１０度または５４０度まで延ばしてもよい。さらに、５４０度を超えて延ばしてもよい。このことは、変形例についても同様である。

　実施形態では、圧縮部１６のピストン１８がピストンロッドとなる出力軸８（ロッド部９）に直接的に接続される揺動ピストンとした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、ピストンは、ピストンロッドに対してピストンピンを介して接続される通常ピストンとしてもよい。このことは、変形例についても同様である。

　実施形態では、圧縮部１６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を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えばリニアモータ以外の駆動源を用いて圧縮部（ピストン）を駆動（往復動）する構成としてもよい。即ち、圧縮機は、ピストンが往復動する圧縮機であればよい。また、圧縮機は、大気を吸込んで圧縮するコンプレッサ（通常のコンプレッサ）として用いてもよいし、タンク等から圧縮されている空気（圧縮空気）を吸い込んでさらに圧縮するコンプレッサ（ブースタコンプレッサ）として用いてもよい。さらに、圧縮機は、空気以外の気体を圧縮してもよい。このことは、変形例についても同様である。

　実施形態では、圧縮機１を車両に搭載する場合を例に挙げて説明した。この場合、圧縮機１は、タンク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てもよい。また、例えば圧縮空気を貯留するタンクを用い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。このことは、変形例についても同様である。

　実施形態では、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、これに限らず、例えば、圧縮機を必要とする各種機械に搭載することができる。即ち、圧縮機は、車両以外の各種機械に搭載してもよい。また、圧縮機単体で用いてもよい。このことは、変形例についても同様である。

　実施形態では、リニアモータ２の中心軸線と圧縮部１６の中心軸線とエアドライヤ２８の中心軸線とが一致するように、それぞれを配置した場合を例に挙げて説明した。しかし、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。このことは、変形例についても同様である。

　以上説明した実施形態によれば、吸込弁は、固定部と閉塞部とをつなぐ渦巻状の接続部を有している。このため、接続部の長さを長くでき、ばね定数を下げることができる。即ち、吸込弁の径方向の内側（中央）の固定部と吸込弁の径方向の外側（外周部）の閉塞部とを周方向に延びる渦巻状の接続部により接続することにより、この接続部の長さを長くできる。これにより、バネ部となる接続部のばね定数を低くでき、接続部を弾性変形し易くできる。このため、ピストンの連通路の開口を大きくしても、吸込弁の閉塞部が開口から離れる量（リフト量）を大きくでき、吐出空気量を確保できる。この結果、「ピストンの連通路の開口を大きくすること」と「吸込弁のリフト量を大きくすること」とを両立できる。従って、圧縮機のピストン径を小さくしても、ピストンの連通路の開口を大きくでき、かつ、吸込弁のリフト量を大きくできるため、高圧での負荷を低減できることに加えて、風量、圧力を確保することができる。

　実施形態によれば、ピストンの連通路の開口は、ピストンの外径（外周縁）に沿って２７０度を超えて延びている。このため、連通路の開口を大きくでき、圧縮機の効率を向上できる。

　実施形態によれば、吸込弁には外周切り欠き部が設けられており、ピストンには位置決め規制部が形成されている。このため、ピストンに吸込弁を取り付けるときに、吸込弁の外周切り欠き部とピストンの位置決め規制部とを整合させることにより、吸込弁を位置決めすることができる。これにより、ピストンに吸込弁を取り付ける作業の容易化を図ることができる。

　１：圧縮機
　２：リニアモータ
　１７：シリンダ
　１８：ピストン
　１９Ａ：連通路
　１９Ｂ：位置決め規制部
　１９Ａ１：開口
　２１：圧縮室（第１室）
　２２：吸込室（第２室）
　２３：吸込弁
　２３Ａ：固定部
　２３Ｂ：閉塞部
　２３Ｃ：バネ部（接続部）
　２３Ｄ１：外周切り欠き部
　Ｅ１：第１端
　Ｅ２：第２端
　Ｏ：中心

Claims

　シリンダ内を第１室と第２室に区画し、往復動するピストンと、
　前記ピストンに形成され、前記第１室と前記第２室とを連通する連通路と、
　前記連通路の一端であって、前記ピストンの前記第１室側の一側面に設けられる開口と、
　前記開口を開閉する吸込弁と、を有し、
　前記吸込弁は、板状であって、
　前記一側面の中央に固定される固定部と、
　前記固定部の外周部に位置する閉塞部と、
　前記固定部と前記閉塞部をつなぐ渦巻状の接続部と、を有する圧縮機。
　前記開口は、前記一側面の外径に沿って第１端から第２端まで延びる円弧状に形成され、
　前記第１端、前記第２端と前記一側面の中心とで形成される前記開口の角度は、２７０度より大きい請求項１に記載の圧縮機。
　前記吸込弁には、前記第１端と前記第２端との間で、かつ、前記開口から外れた位置に対応して、外周切り欠き部が設けられており、
　前記外周切り欠き部と対向する前記ピストンの前記一側面には、前記吸込弁の前記閉塞部と前記ピストンの前記連通路との位置を一致させる位置決め規制部が形成される請求項２に記載の圧縮機。