(57)【要約】【課題】単位時間当たりの冷媒の圧縮能力を高く維持しつつ、より一層の小型化を実現可能なリニア電動式圧縮機及びこのリニア電動式圧縮機を備えた冷凍回路を提供する。【解決手段】本発明のリニア電動式圧縮機１００に備えられたピストン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た第１、２ピストンヘッド３１、３３とからなる。ピストンロッド２９は、第１、２ピストンヘッド３１、３３よりも小径である。永久磁石３５、３７は第１、２ピストンヘッド３１、３３に設けられている。センターハウジング７は第１、２ピストンヘッド３１、３３間にばね座７ｂを有し、ばね座７ｂと第１、２ピストンヘッド３１、３３との間には、ピストンロッド２９周りに位置する第１、２コイルばね４９、５１が設けられている。また、本発明の冷凍回路２００、３００は、このリニア電動式圧縮機１００を備えている。【選択図】図１
2011074910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向にシリンダボアが貫設されたハウジングと、該ハウジングの両端に接合される一対のエンドプレートと、該シリンダボアと各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し、各該エンドプレート側を吐出室及び／又は吸入室とする一対の弁ユニットと、該シリンダボア内に往復動可能に収容され、各該弁ユニットとの間に該圧縮室を形成するピストンと、該シリンダボア内で該ピストンを往復動させる付勢力を有する付勢部材と、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付勢部材とともに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両端に一体に設けられ、前記シリンダボア内を摺接する一対のピストンヘッドとからなり、
前記ピストンロッドは両該ピストンヘッドより小径であり、
前記永久磁石は両該ピストンヘッドに設けられ、前記コイルは両該ピストンヘッド周りに設けられ、
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前記付勢部材が設けられていることを特徴とするリニア電動式圧縮機。
【請求項２】
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記載のリニア電動式圧縮機。
【請求項３】
前記シリンダブロック及び前記シェルの一方又はこれらの間には、両前記ピストンヘッド間に連通する中間室が形成され、
各前記弁ユニットは各前記エンドプレート側を前記吐出室とし、
各該ピストンヘッドには該中間室を前記吸入室とする吸入弁機構が設けられている請求項２記載のリニア電動式圧縮機。
【請求項４】
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と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、これらを接続して冷媒を循環させる配管と、該リニア電動式圧縮機の前記コイルに電力を供給する給電装置と、該リニア電動式圧縮機の状態量を検知可能な検知手段と、該検知手段の検知信号によって該給電装置が供給する電力を制御する制御装置とを備えていることを特徴とする冷凍回路。
【請求項５】
前記状態量は、前記リニア電動式圧縮機内における前記ピストンの位置に基づく物理量である請求項４記載の冷凍回路。
【請求項６】
前記物理量は、第１位置を流れる前記冷媒の圧力である第１圧力と、該第１位置よりも下流である第２位置を流れる該冷媒の圧力である第２圧力との差圧である請求項５記載の冷凍回路。
【請求項７】
前記検知手段は前記配管に設けられており、
該検知手段は、永久磁石を有し、前記第１圧力と前記第２圧力との差圧によって移動可能な可動体と、該永久磁石の磁束密度を検知可能な磁力検知装置とを有している請求項６記載の冷凍回路。
【請求項８】
前記第１位置及び前記第２位置は前記リニア電動式圧縮機の前記吐出室と前記凝縮器との間に位置する前記配管に設定され、該第１位置と該第２位置との間には絞り部が設けられている請求項７記載の冷凍回路。
【請求項９】
前記第１位置と前記第２位置との間には屈曲部が設けられている請求項７記載の冷凍回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニア電動式圧縮機及び冷凍回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の図１１等には、ピストンロッドの両端にピストンヘッドを有する両頭のピストンを採用し、ピストンの両端に圧縮室が形成される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では、両頭のピストンの中央部分であるピストンロッド及び各ピストンヘッドに永久磁石が設けられ、コイルはピストンロッド及び各ピストンヘ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、両頭のピストンのピストンロッド内部に一対のばねを有している。
【０００３】
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、冷媒は、吸入室から圧縮室に吸入され、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。
【０００４】
また、このリニア電動式圧縮機では、ピストン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とともに、小型化も実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９５３７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来のリニア電動式圧縮機では、ピストンロッドの内部にばねを配置するための空間を確保する必要がある。このため、ピストンロッドの外径が大型化してしまい、ピストンロッドの外径に応じてシリンダボアの内径を設計しなければならない。このため、リニア電動式圧縮機の一定以上の小型化には限界が生じることとなる。
【０００７】
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、単位時間当たりの冷媒の圧縮能力を高く維持しつつ、より一層の小型化を実現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。また、このリニア電動式圧縮機を備えた冷凍回路を提供することも解決すべき課題としている。
【０００８】
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貫設されたハウジングと、該ハウジングの両端に接合される一対のエンドプレートと、該シリンダボアと各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し、各該エンドプレート側を吐出室及び／又は吸入室とする一対の弁ユニットと、該シリンダボア内に往復動可能に収容され、各該弁ユニットとの間に該圧縮室を形成するピストンと、該シリンダボア内で該ピストンを往復動させる付勢力を有する付勢部材と、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付勢部材とともに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両端に一体に設けられ、前記シリンダボア内を摺接する一対のピストンヘッドとからなり、
前記ピストンロッドは両該ピストンヘッドより小径であり、
前記永久磁石は両該ピストンヘッドに設けられ、前記コイルは両該ピストンヘッド周りに設けられ、
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前記付勢部材が設けられていることを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
本発明のリニア電動式圧縮機では、ピストンロッドの両端にピストンヘッドを有する両頭のピストンを採用しているため、ピストン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、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。
【００１０】
このリニア電動式圧縮機では、コイルによって生じる電磁力に加えて、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、この付勢部材を圧縮室内に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。さらに、付勢部材がピストンヘッドよりも大径にならないため、ピストンヘッドの外径に応じてシリンダボアの内径を設計することができる。
【００１１】
したがって、本発明のリニア電動式圧縮機は、単位時間当たりの冷媒の圧縮能力を高く維持しつつ、より一層の小型化を実現可能である。
【００１２】
このリニア電動式圧縮機では、両ピストンヘッドに永久磁石が設けられ、両ピストンヘッド周りにコイルが設けられているため、両頭のピストンの両端で電磁力と永久磁石とが作用する。このため、ピストンは往復動の際に両端が径方向に振れ難く、ピストンヘッドがシリンダボアと干渉し難い。
【００１３】
弁ユニットは、各エンドプレート側を吐出室及び吸入室としてもよく、吐出室又は吸入室としてもよい。各エンドプレート側を吐出室とする場合には、ピストン内に吸入室を設けることができる。各エンドプレート側を吸入室とする場合には、ピストン内に吐出室を設けることができる。
【００１４】
本発明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２）。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。
【００１５】
シリンダブロック及びシェルの一方又はこれらの間には、両ピストンヘッド間に連通する中間室が形成され得る。また、各弁ユニットは各エンドプレート側を吐出室とし得る。そして、各ピストンヘッドには中間室を吸入室とする吸入弁機構が設けられていることが好ましい（請求項３）。この場合、各エンドプレート側に吐出室が形成され、ピストン内に吸入室が形成されることとなる。このため、このリニア電動式圧縮機は、小型化が可能であるとともに、ピストンの軽量化が可能であり、冷媒の圧縮能力を高く維持することができる。
【００１６】
吸入弁機構は、フロート式でも、リード式でもよい。
【００１７】
本発明の冷凍回路は、上記のリニア電動式圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、これらを接続して冷媒を循環させる配管と、該リニア電動式圧縮機の前記コイルに電力を供給する給電装置と、該リニア電動式圧縮機の状態量を検知可能な検知手段と、該検知手段の検知信号によって該給電装置が供給する電力を制御する制御装置とを備えていることを特徴とする（請求項４）。
【００１８】
この冷凍回路は、上記のリニア電動式圧縮機を備えているため、高い空調能力を有しながら小型化を実現できる。
【００１９】
また、例えば、ピストンヘッドが弁ユニットに衝突することを防止することができる。すなわち、リニア電動式圧縮機では、コイルに給電する電力の電圧や電流の値を高くした場合だけでなく、電圧や電流の周期が一定の値で保たれている場合であっても、圧縮室内の冷媒の圧力等の負荷が変化する。すると、所定の電力による推力によってピストンが往復動する距離、すなわちピストンのストロークが変化する。例えば、熱負荷が小さく、圧縮室内の冷媒の圧力が低下すると、ピストンヘッドが弁ユニットに衝突してしまい、リニア電動式圧縮機の作動音や振動が上昇する原因となる。また、この場合には、リニア電動式圧縮機の耐久性を低下させる原因ともなる。この点、本発明の冷凍回路では、検知手段がリニア電動式圧縮機の状態量を検知する。そして、制御装置が検知手段の検知信号によって給電装置が供給する電力を制御する。このため、給電装置は、リニア電動式圧縮機に対し、状態量に基づいた電力を供給する。このため、この冷凍回路では、ピストンヘッドが弁ユニットに衝突すること等を防止することができる。また、この冷凍回路では、リニア電動式圧縮機の状態量に基づいて適宜負荷を軽減して耐久性を高くすることも可能となる。
【００２０】
このリニア電動式圧縮機の状態量は種々のものであり得る。例えば、ピストンの位置に基づく物理量、リニア電動式圧縮機から吐出される冷媒又はリニア電動式圧縮機に吸入される冷媒の圧力や温度等であり得る。また、これら複数の状態量を組み合わせることもできる。
【００２１】
状態量は、リニア電動式圧縮機内におけるピストンの位置に基づく物理量であることが好ましい（請求項５）。この場合、ピストンヘッドが弁ユニットに衝突することを直接的に防止することができる。
【００２２】
この物理量は、例えば検知時毎のピストンの位置であり得る。この物理量は、例えば、レーザや磁気を用いた位置センサや作動トランス、近接スイッチ等によって直接的に把握することが可能である。また、流量センサ等を用いてリニア電動式圧縮機や配管内を流れる冷媒の流量等を把握することで、間接的に物理量を把握することもできる。
【００２３】
この物理量は、第１位置を流れる冷媒の圧力である第１圧力と、第１位置よりも下流である第２位置を流れる冷媒の圧力である第２圧力との差圧であることが好ましい（請求項６）。この場合には、制御装置は、検知手段が検知した第１圧力と第２圧力との差圧を把握することで、リニア電動式圧縮機や配管内を流れる冷媒の流量を把握することができる。そして、制御装置は、例えば、現在のピストンの位置を把握し、そのピストンの駆動周波数を逆算し、ピストンが位置すべき適切な位置を把握することができる。そして、給電装置はピストンが適切な位置にあるように電力を供給することから、ピストンは弁ユニットに衝突しないようになる。
【００２４】
この冷凍回路において、検知手段は配管に設けられており、検知手段は、永久磁石を有し、第１圧力と第２圧力との差圧によって移動可能な可動体と、永久磁石の磁束密度を検知可能な磁力検知装置とを有していることが好ましい（請求項７）。この場合には、磁束密度の変化によって、配管内の第１圧力と第２圧力との差圧を検知することができる。このため、リニア電動式圧縮機のコイル等による磁束の影響を生じない。また、比較的安価でありながら精度高く配管内を流れる冷媒の流量を検知することができる。
【００２５】
この冷凍回路において、第１位置及び第２位置はリニア電動式圧縮機の吐出室と凝縮器との間に位置する配管に設定され、第１位置と第２位置との間には絞り部が設けられ得る（請求項８）。この場合には、絞り部により、この絞り部の上流と下流とで冷媒の圧力に損失を生じさせることができ、検知手段は冷媒の差圧を検知することが可能である。絞り部がリニア電動式圧縮機の吐出室と凝縮器との間の配管内、すなわち、高圧の冷媒が流れる位置に設けられれば、絞り部によって冷媒の圧力に損失が生じても、冷凍回路自体の性能が低下することがない。
【００２６】
また、この冷凍回路において、第１位置と第２位置との間には屈曲部が設けられ得る（請求項９）。この場合には、屈曲部を流れる冷媒の流路抵抗を基に、検知手段は屈曲部の上流と下流との冷媒の差圧を検知することが可能となる。そして、屈曲部は、不可避に形成されることから、この屈曲部に検知手段を設けることで、容易かつ効率的に配管内の冷媒の流量を検知することができる。この屈曲部は、冷媒に対して流路抵抗が生じる程度に屈曲した状態であれば良い。また、屈曲部による流路抵抗によって生じる冷媒の圧力損失は軽度であると考えられることから、この屈曲部は、高圧の冷媒が流れる位置に設けられても良く、低圧の冷媒が流れる位置に設けられても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１のリニア電動式圧縮機を示す断面図である。
【図２】実施例１のリニア電動式圧縮機を用いた冷凍回路を示す模式構造図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】実施例２の冷凍回路を示す摸式構造図である。
【図６】実施例２に係る流量センサ等の拡大断面図である。
【図７】実施例３の冷凍回路を示す摸式構造図である。
【図８】実施例３に係る流量センサ等の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を具体化した実施例１〜３を図面を参照しつつ説明する。実施例１のリニア電動式圧縮機１００及び実施例２、３に示す冷凍回路２００、３００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。
【００２９】
（実施例１）
図１に示すように、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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には空間が形成されており、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の空間は第１、２弁板１５、１７によって第１、２吐出室１１ａ、１３ａとされている。第１、２エンドプレート１１、１３には第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。
【００３２】
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１９と、吐出弁１９の開度を規制するリテーナ２１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１９、リテーナ２１及びリベット２３が第１弁ユニット２５である。第２弁板１７側も同様である。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
図３に示すようにヘッド本体３９には内部から圧縮室４５に向かって開く吸入口３９ａが貫設されている。第１スペーサ４１には吸入口３９ａ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を有している。吸入弁４７の外周縁には、吸入口３９ａ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。
【００３８】
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。吸入通路２９ａは、図３に示すように、第１ピストンヘッド３１の吸入口３９ａと連通している。吸入通路２９ａ、吸入口３９ａ、吸入弁４７及び第１スペーサ４１が吸入弁機構５０を構成している。第２ピストンヘッド３３側も同様である。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
センターハウジング７とシェル５との間には中間室５３が形成されている。センターハウジング７には、中間室５３とばね室７ｃとを連通する連通孔７ｄが貫設されている。中間室５３及びばね室７ｃが吸入室５５に相当する。シェル５には吸入ポート５ａが貫設されている。吸入室５５は吸入ポート５ａによって図２に示す配管１０３に接続されている。シェル５には中間室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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。これらにより冷凍回路を構成する。
【００４４】
上記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、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。
【００４５】
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。第１ピストンヘッド３１側を例に詳細に説明する。図３に示すように、第１ピストンヘッド側３１が吸入行程にあるとき、圧縮室４５内が低圧となり、吸入弁４７が弁口４１内を移動し、吸入口３９ａが開かれる。このため、吸入室５５内の冷媒は、吸入口３９ａ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１９によって閉じられている。
【００４６】
第１ピストンヘッド側３１が圧縮行程に移行すると、圧縮室４５内の圧力により吸入弁４７が弁口４１ａ内を移動し、吸入口３９ａが閉じられる。そして、圧縮室４５内の圧力が上昇することにより、吐出弁１９が開かれる。すなわち、第１ピストンヘッド側３１が吐出行程に移行する。こうして、圧縮された冷媒は、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。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。なお、第２ピストンヘッド３３側も同様である。
【００４７】
こうして、冷媒は以下のように循環して車室内の空調を行う。すなわち、蒸発器１０８から配管１０３に出た冷媒は、吸入室５５から圧縮室４５に吸入され、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。
【００４８】
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。
【００４９】
さらに、このリニア電動式圧縮機１００では、両頭のピストン２７の中央部分に第１、２コイルばね４９、５１を有している。また、ピストンロッド２９が第１、２ピストンヘッド３１、３３よりも小径である。さらに、第１、２シリンダボア１ａ、３ａと同径のばね室７ｃに第１、２コイルばね４９、５１を収納している。このため、このリニア電動式圧縮機１００では、圧縮室４５内に付勢部材を設ける必要がなく、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ため、第１、２ピストンヘッド３１、３３の外径に応じて第１、２シリンダボア１ａ、３ａの内径及びセンターハウジング７の収納孔７ａの内径を設計することができる。
【００５０】
したがって、このリニア電動式圧縮機１００は、単位時間当たりの冷媒の圧縮能力を高く維持しつつ、より一層の小型化を実現可能である。また、このリニア電動式圧縮機１００を備えることで、冷凍回路も高い空調能力を有しながら小型化を実現できる。
【００５１】
特に、このリニア電動式圧縮機１００では、第１、２ピストンヘッド３１、３３に永久磁石３５、３７が設けられ、第１、２ピストンヘッド３１、３３周りにコイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂが設けられているため、両頭のピストン２７の両端で電磁力と永久磁石３５、３７とが作用する。このため、ピストン２７は往復動の際に両端が径方向に振れ難く、第１、２ピストンヘッド３１、３３が第１、２シリンダボア１ａ、３ａと干渉し難い。
【００５２】
また、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。
【００５３】
さらに、このリニア電動式圧縮機１００では、第１、２シリンダブロック１、３及びシェル５間に中間室５３が形成され、各弁ユニット２５が第１、２エンドプレート１１、１３側を第１、２吐出室１１ａ、１３ａとし、第１、２ピストンヘッド３１、３３に吸入弁機構５０が設けられている。このため、ピストン２７内に吸入室５５の一部であるばね室７ｃと吸入通路２９ａとが形成されることとなる。このため、このリニア電動式圧縮機１００は、小型化が可能であるとともに、ピストン２７の軽量化が可能であり、冷媒の圧縮能力を高く維持することができる。
【００５４】
（実施例２）
図５に示すように、実施例２の冷凍回路２００は、実施例１で示した冷凍回路（図２参照）における配管１０４に替えて配管１５０を備えている。また、この冷凍回路２００は、検知手段としての流量センサ１１１と制御装置１１２とをさらに備えている。
【００５５】
図６に示すように、配管１５０は、内部に絞り部７０が設けられている。この冷凍回路２００では、絞り部７０よりも上流に第１位置１５０ａが設定されており、絞り部７０よりも下流に第２位置１５０ｂが設定されている。つまり、配管１５０内において、冷媒は、第１位置１５０ａから第２位置１５０ｂ方向、すなわち、図６に示す矢印方向に循環する。また、第１位置１５０ａには上流流路１２０が接続されており、第２位置１５０ｂには下流流路１２１が接続されている。
【００５６】
流量センサ１１１は、配管１５０に設けられており、第１位置１５０ａを流れる冷媒の圧力である第１圧力Ｐ１と、第２位置１５０ｂを流れる冷媒の圧力である第２圧力Ｐ２との差圧を検知する。流量センサ１１１は、本体７１と、磁力検知装置としてのホールＩＣ７３とを備えている。
【００５７】
本体７１の内部には、可動体としてのスプール７５が上下動可能に収納されている。スプール７５には、永久磁石７７が固定されている。また、本体７１の下端には、ばね座７９が固定されている。ばね座７９とスプール７５との間には、スプール７５を上方に付勢する第１ばね８１が設けられている。また、本体７１の内部上面とスプール７５との間には、スプール７５を下方に付勢する第２ばね８３が設けられている。
【００５８】
本体７１には、上流流路１２０がスプール７５より上方の位置で接続されており、ばね座７９には、下流流路１２１が接続されている。これらにより、第２圧力Ｐ２が第１圧力Ｐ１よりも高ければ、スプール７５は、第２ばね８３の付勢力に抗して本体７１内部で上方に押し上げられる。反対に、第２圧力Ｐ２が第１圧力Ｐ１よりも低ければ、スプール７５は、本体７１内部で第１ばね８１の付勢力に抗して下方に押し下げられる。
【００５９】
ホールＩＣ７３は、本体７１の上面に固定されている。ホールＩＣ７３は、スプール７５の上下動によって近接又は遠隔する永久磁石７７に基づく磁束密度を検知する。図５に示すように、ホールＩＣ７３は、制御回路１３０を介して制御装置１１２と電気的に接続されている。ホールＩＣ７３は、検知した磁束密度に基づいた検知信号を制御装置１１２に向けて発信する。
【００６０】
制御装置１１２は、ストローク演算部１１３と電圧・周波数制御部１１４とを備えている。また、制御装置１１２は、制御回路１３１を介して給電装置１１０と電気的に接続されている。
【００６１】
ストローク演算部１１３は、ホールＩＣ７３から受信した検知信号、すなわち配管１５０内を流れる冷媒の流量を基に現在のピストン２７（図１参照）の位置を把握する。このピストン２７の位置がリニア電動式圧縮機１００の状態量である。また、ストローク演算部１１３は、そのピストン２７の駆動周波数を逆算し、ピストン２７が位置すべき適切な位置を把握する。図５に示すストローク演算部１１３は、状態量に基づく制御信号を電圧・周波数制御部１１４に向けて発信する。
【００６２】
電圧・周波数制御部１１４は、ストローク演算部１１３から受信した制御信号に基づき、給電装置１１０に対し、リニア電動式圧縮機１００に供給する電力の電圧及び電流の値と電流の周期とを制御する。この電圧・周波数制御部１１４は、給電装置１１０がリニア電動式圧縮機１００に供給する電力、すなわちコイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂに対して通電する電圧及び電流の値及び電流の周期を個々に制御することが可能である。この冷凍回路２００における他の構成は、実施例１で示した冷凍回路と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
このように構成された冷凍回路２００では、供給装置１１０がリニア電動式圧縮機１００に対し、状態量に基づいて制御された電力を供給する。そして、この冷凍回路２００では、リニア電動式圧縮機１００内におけるピストン２７（図１参照）の位置に基づく物理量を検知することでリニア電動式圧縮機１００の状態量を検知している。こうして、状態量を基にリニア電動式圧縮機１００に供給する電力を制御する。このため、熱負荷が小さくなり、リニア電動式圧縮機１００の圧縮室４５内の冷媒の圧力が低下した場合であっても、ピストンヘッド３１、３３が弁ユニット１５、１７に衝突することが防止できる。このため、この冷凍回路２００では、リニア電動式圧縮機１００の耐久性を高くすることができる。
【００６４】
また、この冷凍回路２００が備える流量センサ１１１は、磁束密度の変化によって、配管１５０内の第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２との差圧を検知することができる。このため、比較的安価でありながら精度高く配管１５０内を流れる冷媒の流量を検知することができる。また、流量センサ１１１が配管１５０に設けられているため、リニア電動式圧縮機１００のコイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂ等による磁束の影響を生じない。
【００６５】
さらに、この冷凍回路２００では、高圧の冷媒が流れる配管１０４に絞り部７０が設けられている。このため、絞り部７０によって冷媒の圧力に損失が生じても、冷凍回路２００自体の性能が低下することがない。他の作用効果は実施例１で示した冷凍回路と同様である。
【００６６】
（実施例３）
図７に示すように、実施例３の冷凍回路３００では、実施例２の冷凍回路２００（図５参照）とは異なり、配管１０３の屈曲部９０に流量センサ１１１が設けられている。また、この冷凍回路３００では、実施例２の冷凍回路２００の配管１５０に替えて、実施例１で示した冷凍回路と同様に配管１０４を備えている。すなわち、この冷凍回路３００では、絞り部７０が設けられていない。
【００６７】
図８に示すように、この冷凍回路３００では、配管１０３の屈曲部９０よりも上流に第１位置１０３ａが設定されており、屈曲部９０よりも下流に第２位置１０３ｂが設定されている。つまり、配管１０３内において冷媒は、第１位置１０３ａから第２位置１０３ｂ方向、すなわち図８に示す矢印方向に循環する。また、第１位置１０３ａには上流流路１２０が接続されており、第２位置１０３ｂには下流流路１２１が接続されている。他の構成は、実施例２の冷凍回路２００と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６８】
このように構成された冷凍回路３００では、屈曲部９０を流れる冷媒による流路抵抗を基に、流量センサ１１１は、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２との差圧を検知することが可能となる。そして、この冷凍回路３００では、車両への搭載のために不可避に形成される屈曲部９０に流量センサ１１１を設けることで、容易かつ効率的に配管１０３内の冷媒の流量を検知することができる。この屈曲部９０は、図８に示されるような略直角に屈曲した状態だけでなく、冷媒に対して流路抵抗が生じる程度に屈曲した状態であれば良い。また、屈曲部９０は、高圧の冷媒が流れる位置、例えば、配管１０４に設けられても良い。他の作用効果は実施例２の冷凍回路２００と同様である。
【００６９】
以上において、本発明を実施例１〜３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。
【００７０】
例えば、実施例１のリニア電動式圧縮機１００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。実施例２、３の冷凍回路２００、３００においても同様である。
【００７１】
また、第１、２スペーサ４１、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。
【００７２】
さらに、吸入弁機構５０は、リード式の吸入弁を採用することも可能である。
【００７３】
また、検知手段として、レーザや磁気を用いた位置センサや作動トランス、近接スイッチ等を採用し、ピストン２７の位置を直接的に検知することも良い。
【００７４】
また配管１０１〜１０４（１５０）、１０６に流量センサ１１１を複数設けても良い。さらに、流量センサ１１１の他に、圧力センサや温度センサ等を用い、リニア電動式圧縮機１００や配管１０１〜１０４（１５０）、１０６内を流れる冷媒の状態をより詳細に検知することも良い。この場合、ストローク演算部１１３は、より精度高く物理量を算出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
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。
【符号の説明】
【００７６】
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…シェル、７…センターハウジング）
１１、１３…エンドプレート（１１…第１エンドプレート、１３…第２エンドプレート）
４５…圧縮室
１１ａ、１３ａ…吐出室（１１ａ…第１吐出室、１３ａ…第２吐出室）
５５…吸入室（７ｃ…ばね室、５３…中間室）
２５…弁ユニット
２７…ピストン
４９、５１…付勢部材（４９…第１コイルばね、５１…第２コイルばね）
６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂ…コイル
３５、３７、７７…永久磁石
２９…ピストンロッド
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）
７ｂ…ばね座
４９、５１…コイルばね（４９…第１コイルばね、５１…第２コイルばね）
１００…リニア電動式圧縮機
５０…吸入弁機構
１０５…凝縮器
１０７…膨張弁
１０８…蒸発器
１０１〜１０４、１５０、１０６…配管
１１０…給電装置
２００、３００…冷凍回路
１１１…流量センサ（検知手段）
１１２…制御装置（１１３…ストローク演算部、１１４…電圧・周波数制御部）
１０３ａ、１５０ａ…第１位置
１０３ｂ、１５０ｂ…第２位置
７５…スプール（可動体）
７３…ホールＩＣ（磁力検知装置）
７０…絞り部
９０…屈曲部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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