(57)【要約】【課題】シリンダ（１０）内に一対のピストン（２０，２１）が対向するように装填され、その間に圧縮室（１１）が形成された振動型圧縮機（１）において、各ピストン（２０，２１）の挙動を安定させ、有効に圧縮工程を行えるようにする。【解決手段】対向する一対のピストン（２０，２１）のうち、一方にのみ吸入弁（８）を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（１０）と、該シリンダ（１０）内での往復動作により流体を圧縮するピストン（２０，２１）とを備え、シリンダ（１０）内に一対のピストン（２０，２１）が対向するように装填されてその間に圧縮室（１１）が形成されると共に、シリンダ（１０）の両側に各ピストン（２０，２１）を駆動する駆動モータ（３２）が設けられた振動型圧縮機であって、
１つの吸入弁（８）が一方のピストン（２０）にのみ設けられていることを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の往復動圧縮機において、
上記２つの駆動モータ（３２）は直列に結線されていることを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の往復動圧縮機において、
上記吸入弁（８）の設けられていないピストン（２１）側のハウジング（３）には、外部と連通する吸入管路（３ｂ）が接続され、
上記両駆動モータ（３２）及びシリンダ（１０）には、それぞれ流体の流通路（３８，１２）が形成されていることを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の往復動圧縮機において、
上記吸入弁（８）の設けられていないピストン（２１）には、吐出弁（７）が設けられ、
上記両駆動モータ（３２）には、それぞれ流体の流通路（３８）が形成されていることを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載の往復動圧縮機において、
上記吸入弁（８）を備えたピストン（２０）側のハウジング（３）内が吸入圧とされている一方、
上記吐出弁（７）を備えたピストン（２１）側のハウジング（３）内が吐出圧とされていることを特徴とする往復動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対のピストンが対向する対向型の往復動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリンダと、該シリンダ内での往復動作により流体を圧縮するピストンとを備え、シリンダ内に一対のピストンが対向するように装填されてその間に圧縮室が形成されると共に、シリンダの両側のハウジング内に各ピストンを駆動する駆動モータが設けられた往復動圧縮機は知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Tetuo Hirai&Toshihide Koda，”Study on oil free dual resonant piston compressor”，Proceedings of 1990 International Compressor Engineering Conference at Purdue，（アメリカ），インディアナ州  パデュー大学，1990年，VOL 1，ｐ．２６４−２７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の対向側の往復動圧縮機は、対向する各ピストンに吸入弁を備え、吐出弁をハウジングの中央部に設けている。この構成では、両吸入弁の挙動を完全に一致させることは困難であり、このことで両吸入弁の挙動が不均一となり、有効な圧縮工程が短くなるという問題がある。
【０００４】
上記従来の対向側の往復動圧縮機のように、シリンダの両側のハウジング内に各ピストンを駆動する駆動モータが設けられている場合、２つのハウジングを通る流体の流量や温度が一致しないことにより、駆動モータのコイルの巻き線温度が異なるようになる。その結果として両モータの巻き線抵抗が相違すると、例えば、駆動モータが並列に結線されている場合には、両コイルにかかる電圧が等しいため、各巻き線に流れる電流値が異なってくるという現象が生じる。このことで、各ピストンの挙動に差異が生じ、有効な圧縮工程が短くなるという問題が顕著となる。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸入弁の配置に工夫を加えることで、各ピストンの挙動を安定させ、有効に圧縮工程を行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明では、一方のピストン（２０）にのみ吸入弁（８）を設けるようにした。
【０００７】
具体的には、第１の発明では、シリンダ（１０）と、該シリンダ（１０）内での往復動作により流体を圧縮するピストン（２０，２１）とを備え、シリンダ（１０）内に一対のピストン（２０，２１）が対向するように装填されてその間に圧縮室（１１）が形成されると共に、シリンダ（１０）の両側に各ピストン（２０，２１）を駆動する駆動モータ（３２）が設けられた振動型圧縮機を対象とする。
【０００８】
そして、１つの吸入弁（８）が一方のピストン（２０）にのみ設けられている構成とする。
【０００９】
上記の構成によると、吸入弁（８）が片方のピストン（２０，２１）にのみ設けられているので、従来のように２つの吸入弁（８）の挙動の差異によって圧縮行程が短くなることはない。
【００１０】
第２の発明は、上記２つの駆動モータ（３２）は直列に結線されている構成とする。
【００１１】
上記の構成によると、各駆動モータ（３２）を直列に結線しているので、２つのハウジング（３）を通る流体の流量や温度が一致しないことにより両駆動モータ（３２）の巻き線抵抗が異なるようになっても、各巻き線には、同じ量の電流が流れる。よって、従来のように、駆動モータ（３２）に流れる電流が相違して各ピストン（２０，２１）の挙動に差異が生じることはない。
【００１２】
第３の発明は、上記吸入弁（８）の設けられていないピストン（２１）側のハウジング（３）には、外部と連通する吸入管路（３ｂ）が接続され、上記両駆動モータ（３２）及びシリンダ（１０）には、それぞれ流体の流通路（３８，１２）が形成されている構成とする。
【００１３】
上記の構成によると、流体は、吸入管路（３ｂ）から吸入弁（８）の設けられていないピストン（２１）側のハウジング（３）内に流入した後、一方の駆動モータ（３２）の流通路（３８）を通った後、シリンダ（１０）の流通路（１２）を通り、吸入弁（８）の設けられたピストン（２０）側のハウジング（３）に吸引され、他方の駆動モータ（３２）を通った後、吸入弁（８）から圧縮室（１１）内に吸引される。したがって、この吸引工程において両駆動モータ（３２）の冷却が容易に行える。
【００１４】
第４の発明は、上記吸入弁（８）の設けられていないピストン（２１）には、吐出弁（７）が設けられ、上記両駆動モータ（３２）には、それぞれ流体の流通路（３８）が形成されている構成とする。
【００１５】
上記の構成によると、一方のピストン（２０）に吸入弁（８）を配置し、他方のピストン（２１）に吐出弁（７）を配置することで、シリンダ（１０）に吐出弁（７）用の孔を開けなくても、流体がハウジング（３）内を流通し、圧縮室（１１）で圧縮される。
【００１６】
第５の発明は、上記吸入弁（８）を備えたピストン（２０）側のハウジング（３）内が吸入圧とされている一方、上記吐出弁（７）を備えたピストン（２１）側のハウジング（３）内が吐出圧とされている構成とする。
【００１７】
上記の構成によると、吸入管路（３ｂ）から低圧側の吸入弁（８）を備えたピストン（２０）側のハウジング（３）内に流体が流入した後、流体は、一方の駆動モータ（３２）の流通路（３８）を通り、吸入弁（８）を通ってシリンダ（１０）の圧縮室（１１）に流れる。そして、吐出弁（７）を開くと圧縮室（１１）から高圧側の吐出弁（７）を備えたピストン（２１）側のハウジング（３）内に流体が流れ込み、他方の駆動モータ（３２）の流通路（３８）を通り、その後、冷媒が吐出される。この工程において、両駆動モータ（３２）が冷却される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、上記第１の発明の対向型の振動型圧縮機では、１つの吸入弁（８）を一方のピストン（２０）にのみ設けている。このため、吸入弁（８）の挙動が安定するので、圧縮工程を有効に行うことができる。
【００１９】
上記第２の発明では、２つの駆動モータ（３２）を直列に結線して各駆動モータ（３２）の巻き線に同じ量の電流を流している。このため、各ピストン（２０，２１）の挙動に差異は生じず、圧縮工程を有効に行うことができる。
【００２０】
上記第３の発明は、吸入弁（８）の設けられていないピストン（２１）側のハウジング（３）に吸入管路（３ｂ）を接続し、両駆動モータ（３２）及びシリンダ（１０）内の流体の流通路（３８，１２）に流体を通している。このため、吸入弁（８）が一方のピストン（２０）にのみ設けられている場合にも、両駆動モータ（３２）の冷却が容易に行える。
【００２１】
上記第４の発明では、一方のピストン（２０）に吸入弁（８）を配置し、他方のピストン（２１）に吐出弁（７）を配置し、両駆動モータ（３２）内の流体の流通路（３８）に流体を通している。このため、シリンダ（１０）の圧縮室（１１）近傍に吐出弁（７）を設ける必要がなくなり、コンパクト化を図ることができると共に、圧縮室（１１）に吐出ポートが設けられていないため、常に吐出ポート面積を大きく取りながら、トップクリアランスの最小化を図ることができる。
【００２２】
上記第５の発明は、吸入弁（８）を備えたピストン（２０）側のハウジング（３）内を吸入圧とし、吐出弁（７）を備えたピストン（２１）側のハウジング（３）内を吐出圧とし、吸入圧側から吐出圧側に流体を流すようにしている。このため、両駆動モータ（３２）をさらに有効に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る振動型圧縮機（１）を示し、この振動型圧縮機（１）は、例えば、空調機などに冷媒の吸入及び吐出を伴う圧縮機として利用される。
【００２５】
上記振動型圧縮機（１）は、略円筒密閉状のハウジング（３）を有している。このハウジング（３）は、中空密閉状に形成され、高圧冷媒を吐出する吐出管路（３ａ）と、低圧冷媒を吸入する吸入管路（３ｂ）とが接続されている。
【００２６】
上記ハウジング（３）の中央部には、中空密閉状のシリンダ（１０）が固定されている。このシリンダ（１０）は、該シリンダ（１０）内での往復動作により流体を圧縮する一対のピストン（２０，２１）を備えている。すなわち、シリンダ（１０）内には、第１及び第２ピストン（２０，２１）が対向するように装填されていて、その間に圧縮室（１１）が形成されるようになっている。
【００２７】
上記ハウジング（３）には、上記シリンダ（１０）の両側に一対の第１及び第２内部空間（３０，３１）が設けられている。第２内部空間（３１）側のハウジング（３）端部に上記吸入管路（３ｂ）が接続されている。また、シリンダ（１０）には、第１及び第２内部空間（３０，３１）を連通させるように、流体の流通路としてのシリンダ内冷媒通路（１２）が形成されている。第１及び第２内部空間（３０，３１）には、各ピストン（２０，２１）を個別に駆動する駆動モータとしてのリニアモータ（３２）が設けられている。図示しないが、この２つのリニアモータ（３２）には、駆動電源が直列に結線されている。
【００２８】
上記各ピストン（２０，２１）は、棒状のピストン軸（２２）の先端に設けられ、該ピストン軸（２２）の中央部には、大径円板状のフランジ（２３）が設けられている。このフランジ（２３）からピストン（２０，２１）の吸入側（ピストン（２０，２１）と反対側）に延びる円筒状のボビン（２４）が設けられている。ボビン（２４）の先端部には、コイルを備えた上記リニアモータ（３２）の可動子（３３）が設けられている。
【００２９】
上記第１及び第２内部空間（３０，３１）には、それぞれ円筒状のヨーク（３４）が固定されている。ヨーク（３４）は、リニアモータ（３２）の固定部を構成し、中心部の中心孔（３５）を囲むようにピストン（２０，２１）側が開口した凹陥溝（３６）が設けられている。この凹陥溝（３６）の中心側内面に磁石（３７）が嵌め込まれている。凹陥溝（３６）はそのピストン（２０，２１）と反対側の底部に流体の流通路（３８）が開口されている。また、ヨーク（３４）の中心孔（３５）にピストン軸（２２）が挿通され、ピストン軸（２２）の基端部とピストン（２０，２１）の基端部とがフレクシャースプリング（４０）によって軸方向に変位可能に弾性的に支持されている。
【００３０】
上記シリンダ（１０）中央部には、圧縮室（１１）に連通するバネ用空間（６）が形成されている。このバネ用空間（６）の内部に吐出側付勢バネ（５）が収容されていると共に、圧縮室（１１）と反対側で吐出管路（３ａ）内と連通している。すなわち、バネ用空間（６）は上記圧縮室（１１）に連通している一方、吐出側付勢バネ（５）に設けた吐出弁（７）が該吐出側付勢バネ（５）に付勢されて両者の連通が遮断されるようになっている。
【００３１】
そして、本発明の特徴として、第１内部空間（３０）側の第１ピストン（２０）にのみ吸入弁（８）が設けられている。すなわち、第１ピストン（２０）の内部には、圧縮室（１１）及び第１内部空間（３０）と連通する第１ピストン内流路（２５）が形成されている。さらに、第１ピストン（２０）の内部には、第１ピストン内流路（２５）と圧縮室（１１）とを遮断するための吸入弁（８）が設けられている。この吸入弁（８）は、第１ピストン内流路（２５）と圧縮室（１１）とを遮断する方向に引っ張るように、第１ピストン内流路（２５）に設けた吸入側付勢バネ（９）によって支持されている。一方、第２内部空間（３１）側の第２ピストン（２０，２１）には、このような吸入弁（８）は設けられていない。なお、第１ピストン（２０）及び第２ピストン（２１）は、互いの挙動に差異が生じないように略同じ質量に形成されている。
【００３２】
−運転動作−
次に実施形態１に係る振動型圧縮機（１）の運転動作について説明する。
【００３３】
まず、両リニアモータ（３２）の可動子（３３）に通電するように制御することで、可動子（３３）が磁石（３７）に対して往復動する。このとき、リニアモータ（３２）は直列に結線されているので、両方のコイルには、同じ量の電流が流れる。このことで、フレクシャースプリング（４０）を変形させながら、第１及び第２ピストン（２０，２１）がシリンダ（１０）内を同じタイミングで往復動する。
【００３４】
そして、吸入工程では、上記第１及び第２ピストン（２０，２１）が互いに離れる方向にリニアモータ（３２）によって駆動される。すると、圧縮室（１１）内の圧力が低下し、該圧縮室（１１）内と第１内部空間（３０）内との差圧により、吸入弁（８）が押されて開き、第１内部空間（３０）内の冷媒が圧縮室（１１）内に吸入される。このことで生じた第１内部空間（３０）と第２内部空間（３１）との差圧により、新たな冷媒が吸入管路（３ｂ）から第２内部空間（３１）内に吸入される。この冷媒は、リニアモータ（３２）のヨーク（３４）に形成した冷媒の流通路（３８）を通ってヨーク（３４）の第２ピストン（２１）側に吸引され、さらにシリンダ（１０）のシリンダ内冷媒通路（１２）を通って第１内部空間（３０）に吸引される。そして、ヨーク（３４）の冷媒の流通路（３８）を通って第２内部空間（３１）の第２ピストン（２１）と反対側に吸引される。そして、冷媒はヨーク（３４）中央部の中心孔（３５）を通って第１ピストン（２０）の第１ピストン内流路（２５）に流れ込む。
【００３５】
次いで、圧縮工程において、圧縮室（１１）内に吸入された冷媒は、第１及び第２ピストン（２０，２１）が互いに近付く方向に移動することで、圧縮室（１１）内で所定の圧力まで圧縮される。
【００３６】
次に、吐出工程において、圧縮されて高圧となった冷媒が所定の圧力に達すると、吐出側付勢バネ（５）を圧縮して吐出弁（７）が開口し、冷媒がバネ用空間（６）及び吐出管路（３ａ）を通って吐出される。
【００３７】
−実施形態１の効果−
したがって、本発明の実施形態１に係る振動型圧縮機（１）によると、１つの吸入弁（８）を第１ピストン（２０）にのみ設けている。このため、吸入弁（８）の挙動が安定するので、圧縮工程を有効に行うことができる。
【００３８】
また、２つのリニアモータ（３２）を直列に結線して各リニアモータ（３２）の巻き線に同じ量の電流を流している。このため、各ピストン（２０，２１）の挙動に差異は生じないので、圧縮工程を有効に行うことができる。
【００３９】
（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２を示し、主に吐出弁（７）の位置が異なる点で上記実施形態１と異なる。なお、本実施形態では、図１と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４０】
すなわち、第２ピストン（２１）には、吐出弁（７）が設けられている。なお、本実施形態におけるシリンダ（１０）には、シリンダ内冷媒通路（１２）やバネ用空間（６）は形成されておらず、また、ヨーク（３４）には、流体の流通路（３８）を形成しなくてもよい。
【００４１】
そして、上記第２ピストン（２１）の内部には、圧縮室（１１）及び第２内部空間（３１）と連通する第２ピストン内流路（２６）が形成されている。さらに、第２ピストン（２１）の内部には、第２ピストン内流路（２６）と圧縮室（１１）とを遮断するための吐出弁（７）が設けられている。この吐出弁（７）、第２ピストン内流路（２６）と圧縮室（１１）とを遮断する方向に付勢するように、第２ピストン内流路（２６）に設けた吐出側付勢バネ（５）によって支持されている。この吐出側付勢バネ（５）は、圧縮室（１１）内が所定の高圧領域になったときに開口するように、上記吸入側付勢バネ（９）よりもバネ定数が大きいものとなっている。
【００４２】
また、第１内部空間（３０）側のハウジング（３）端部には、外部から低圧の冷媒を吸入する吸入管路（３ｂ）が接続されている一方、第２内部空間（３１）側のハウジング（３）端部には、外部に高圧の冷媒を吐出する吐出管路（３ａ）が接続されている。すなわち、第１内部空間（３０）内が吸入圧に保たれている一方、第２内部空間（３１）内が吐出圧に保たれている。
【００４３】
−運転動作−
次に実施形態２に係る振動型圧縮機（１）の運転動作について説明する。
【００４４】
まず、両リニアモータ（３２）の可動子（３３）に通電するように制御することで、可動子（３３）が固定子に対して上記実施形態１と同様に往復動する。
【００４５】
まず、吸入工程では、上記第１及び第２ピストン（２０，２１）が互いに離れる方向にリニアモータ（３２）によって駆動される。すると、圧縮室（１１）内の圧力が低下し、該圧縮室（１１）内と第１内部空間（３０）内との差圧により、吸入弁（８）が押されて開き、第１内部空間（３０）内の冷媒が圧縮室（１１）内に吸入される。このことで生じた第１内部空間（３０）と外部との差圧により、新たな冷媒が吸入管路（３ｂ）から第１内部空間（３０）内に吸入される。この冷媒は、ヨーク（３４）の中心孔（３５）を通って第１ピストン（２０）の第１ピストン内流路（２５）に流れ込む。
【００４６】
次いで、圧縮工程において、圧縮室（１１）内に吸入された冷媒は、第１及び第２ピストン（２０，２１）が互いに近付く方向に移動することで、圧縮室（１１）内で所定の圧力まで圧縮される。
【００４７】
次に、吐出工程において、圧縮されて高圧となった冷媒が所定の圧力に達すると、吐出側付勢バネ（５）を圧縮して吐出弁（７）が開口し、冷媒が、第２ピストン内流路（２６）を通って第２内部空間（３１）内に吐出される。次いで、その冷媒は、ヨーク（３４）の中心孔（３５）を通ってハウジング（３）の端部側に流れ込みむ。さらに、冷媒は、吐出管路（３ａ）を通ってハウジング（３）外へ吐出される。
【００４８】
−実施形態２の効果−
したがって、本発明の実施形態２に係る振動型圧縮機（１）によると、第１ピストン（２０）に吸入弁（８）を配置し、第２ピストン（２１）に吐出弁（７）を配置している。このため、シリンダ（１０）の圧縮室（１１）近傍に吐出弁（７）を設ける必要がなくなり、コンパクト化を図ることができると共に、圧縮室（１１）に吐出ポートが設けられていないため、常に吐出ポート面積を大きく取りながら、トップクリアランスの最小化を図ることができる。
【００４９】
また、吸入圧側の第１内部空間（３０）から吐出圧側の第２内部空間（３１）内に流体を流すようにしている。このため、両リニアモータ（３２）をさらに有効に冷却することができる。
【００５０】
（その他の実施形態）
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。すなわち、本発明の振動型圧縮機（１）は、空調機だけでなく、圧縮性の流体を圧縮してその流体が利用される各種機械に使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、本発明は、流体の吸入及び吐出を伴う対向型の振動型圧縮機について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態１に係る往復動圧縮機を側方から見た断面図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る往復動圧縮機を側方から見た断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
３      ハウジング
３ｂ    吸入管路
７      吐出弁
８      吸入弁
１０      シリンダ
１１      圧縮室
１２      シリンダ内冷媒通路（流体の流通路）
３２      リニアモータ（駆動モータ）
３８      流体の流通路
【図１】
2006002734.tif 000003
【図２】
2006002734.tif 000004