(57)【要約】【課題】優れた耐久性を発揮可能なリニア電動式圧縮機を提供する。【解決手段】本発明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、センターハウジング７、第１、２エンドプレート１１、１３、弁ユニット２５、ピストン２７、第１、２コイルばね４９、５１、コイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂ及び永久磁石３５、３７を備えている。ピストン２７の外周面には永久磁石３５、３７が固定され、ピストン２７は、シリンダボア１ａ、３ａ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を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向にシリンダボアが形成されたハウジングと、該ハウジングの一端に接合されるエンドプレートと、該シリンダボアと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、該エンドプレート側を吐出室及び／又は吸入室とする弁ユニットと、該シリンダボア内に往復動可能に収容され、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、
前記ピストンの外周面には前記永久磁石が固定され、
該ピストンは、前記シリンダボアの内面に対して該永久磁石の外周面を離間するスペーサを有することを特徴とするリニア電動式圧縮機。
【請求項２】
前記スペーサは磁性体で構成されている請求項１記載のリニア電動式圧縮機。
【請求項３】
前記スペーサは非磁性体で構成されている請求項１記載のリニア電動式圧縮機。
【請求項４】
前記ピストンは、ピストンロッドと、該ピストンロッドの一端に一体に設けられ、前記シリンダボア内を摺接するとともに前記永久磁石が設けられたピストンヘッドとからなり、
該ピストンヘッドは、外周面に該永久磁石を固定するヘッド本体と、該ヘッド本体と一体的に設けられた前記スペーサとを有する請求項１乃至３のいずれか１項記載のリニア電動式圧縮機。
【請求項５】
前記エンドプレートは前記ハウジングの両端に接合される一対であり、
前記弁ユニットは、前記シリンダボアと各該エンドプレートとの間に設けられる一対であり、
前記ピストンヘッドは、前記ピストンロッドの両端に一体に設けられる一対であり、
前記ハウジングには、前記ピストンロッド周りに連通する中間室が形成され、
前記弁ユニットは両前記エンドプレート側を前記吐出室とし、
両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４記載のリニア電動式圧縮機。
【請求項６】
前記スペーサは前記ヘッド本体に固定された第１スペーサ及び第２スペーサであり、該第１スペーサと該第２スペーサとの間に前記永久磁石が設けられている請求項５記載のリニア電動式圧縮機。
【請求項７】
前記吸入弁機構は、前記ピストンロッドに貫設され、前記中間室を前記圧縮室と連通する吸入通路と、該圧縮室の圧力によって該吸入通路を開閉する弁体とを有し、
該ピストンヘッドの先端側に位置する前記第１スペーサは該弁体を保持している請求項６記載のリニア電動式圧縮機。
【請求項８】
前記シリンダボア内で前記ピストンを往復動させる付勢力を有する付勢部材を備えている請求項１乃至７のいずれか１項記載のリニア電動式圧縮機。
【請求項９】
前記シリンダボア内で前記ピストンを往復動させる付勢力を有する付勢部材を備え、
前記ピストンロッドは両前記ピストンヘッドより小径であり、
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としてのコイルばねが設けられている請求項５乃至７のいずれか１項記載のリニア電動式圧縮機。
【請求項１０】
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乃至９のいずれか１項記載のリニア電動式圧縮機。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に従来の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は、軸方向に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一端に接合されるエンドプレートと、シリンダボアとエンドプレートとの間に設けられ、シリンダボア側を圧縮室とし、エンドプレート側を吐出室及び吸入室とする弁ユニットと、シリンダボア内に往復動可能に収容され、弁ユニットとの間に圧縮室を形成するピストンと、シリンダボア内でピストンを往復動させる付勢力を有するばねと、シリンダブロックに設けられたコイルと、ピストンに設けられ、コイルによって生じる電磁力によってばねとともにピストンを往復動させる永久磁石とを備えている。ピストンは、ピストンロッドと、ピストンロッドの一端に一体に設けられ、シリンダボア内を摺接するピストンヘッドとからなる。永久磁石はピストンロッドに設けられ、コイルはピストンロッド周りに設けられている。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９５９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来のリニア電動式圧縮機では、電磁力によって大きな推力が生じるように、ピストンの外周面に永久磁石を設け、その永久磁石をコイルの近くに位置させている。この場合、シリンダブロックが鉄等の磁性体であれば、ピストンの永久磁石がシリンダボアの内面と磁着し、ピストンに大きな垂直抗力が作用する。また、シリンダブロックがアルミニウム等の非磁性体であれば、ピストンの永久磁石がシリンダボアの内面と磁着はしないものの、コイルによってピストンの永久磁石がシリンダボアの内面に密着し、やはりピストンに大きな垂直抗力が作用する。このため、このリニア電動式圧縮機では、ピストンは往復動に際して大きな摩擦抵抗力を生じ、給電による圧縮効率が低下する懸念がある。
【０００６】
また、大きな電磁力によりこれらの状態でピストンを往復動させれば、永久磁石が摩擦によって摩耗してしまう。このため、リニア電動式圧縮機自体の耐久性が損なわれる。また、リニア電動式圧縮機が車両の空調装置に採用されれば、摩耗粉が異物となって空調装置の耐久性も損なわれてしまう。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、圧縮効率が高く、かつ優れた耐久性を発揮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。
【課題を解決するための手段】
【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形成されたハウジングと、該ハウジングの一端に接合されるエンドプレートと、該シリンダボアと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、該エンドプレート側を吐出室及び／又は吸入室とする弁ユニットと、該シリンダボア内に往復動可能に収容され、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、
前記ピストンの外周面には前記永久磁石が固定され、
該ピストンは、前記シリンダボアの内面に対して該永久磁石の外周面を離間するスペーサを有す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、ピストンの外周面に永久磁石が固定されていることから、永久磁石がコイルの近くに位置し、電磁力によって大きな推力が生じる。そして、このリニア電動式圧縮機では、ピストンがスペーサを有し、スペーサがシリンダボアの内面に対して永久磁石の外周面を離間する。このため、シリンダボアを形成するハウジングが磁性体であっても、ピストンの永久磁石がシリンダボアの内面に磁着しない。また、シリンダボアを形成するハウジングが非磁性体である場合には、コイルで電磁力を発生させても、ピストンの永久磁石がシリンダボアの内面に密着しない。
【００１０】
このため、ピストンがシリンダボア内を往復動する際の摩擦抵抗力は小さく、給電による圧縮効率は高い。
【００１１】
また、この状態でピストンを往復動させても、永久磁石が摩擦によって摩耗することもない。このため、リニア電動式圧縮機自体の耐久性は損なわれない。また、このリニア電動式圧縮機が車両の空調装置に採用されれば、摩耗粉が異物となって空調装置の耐久性が損なわれることもない。
【００１２】
したがって、本発明のリニア電動式圧縮機は、圧縮効率が高く、かつ優れた耐久性を発揮することが可能である。
【００１３】
このリニア電動式圧縮機において、スペーサは磁性体で構成され得る（請求項２）。この場合には、永久磁石の磁束密度を高めることができる。このため、電磁力によるピストンの往復動の際の推力を高めることができ、圧縮効率を向上させることができる。なお、磁性体で構成されるスペーサとしては、永久磁石の磁束密度を高めることができる材料のものであれば、種々のものが採用され得る。例えば、鉄又はニッケル合金を採用することが可能である。
【００１４】
また、スペーサは非磁性体でも構成され得る（請求項３）。この場合には、シリンダボアを形成するハウジングが磁性体であっても、スペーサがシリンダボアの内面に磁着することがない。また、非磁性体のハウジングを採用した際に、コイルの電磁力に引き寄せられて、スペーサがシリンダボアの内面に密着することもない。これらのため、ピストンがシリンダボア内を往復動する際の摩擦抵抗力を一層小さくすることができる。なお、非磁性体で構成されるスペーサとしては、シリンダボア内を好適に摺動できる材料のものであれば種々のものが採用され得る。例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金を採用することが可能である。スペーサがＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなることも可能である。スペーサがフッ素樹脂である場合には、ピストンがシリンダボア内で好適に摺動する。
【００１５】
本発明のリニア電動式圧縮機は、ピストンの一端のみに圧縮室を形成するものでもよく、ピストンの両端に圧縮室を形成するものでもよい。
【００１６】
本発明のリニア電動式圧縮機において、ピストンは、ピストンロッドと、このピストンロッドの一端に一体に設けられ、シリンダボア内を摺接するとともに永久磁石が設けられたピストンヘッドとからなり得る。そして、ピストンヘッドは、外周面に永久磁石を固定するヘッド本体と、ヘッド本体と一体的に設けられたスペーサとを有し得る（請求項４）。この場合、ピストンヘッドがヘッド本体とスペーサとを有している。このため、電磁力が圧縮室から遠いピストンロッドではなく、圧縮室に近いピストンヘッドに作用するため、ピストンが往復動の際に径方向に振れ難い。
【００１７】
本発明のリニア電動式圧縮機において、エンドプレートはハウジングの両端に接合される一対であり得る。また、弁ユニットは、シリンダボアと各エンドプレートとの間に設けられる一対であり得る。さらに、ピストンヘッドは、ピストンロッドの両端に一体に設けられる一対であり得る。また、ハウジングには、ピストンロッド周りに連通する中間室が形成され得る。さらに、弁ユニットは両エンドプレート側を吐出室とし得る。そして、両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５）。この場合、リニア電動式圧縮機は、ピストンの両端に圧縮室が形成される。また、各エンドプレート側に吐出室が形成され、ハウジング内に吸入室が形成される。このため、冷媒の圧縮効率を高く維持するとともに、リニア電動式圧縮機を小型化することができる。また、ピストン内に吸入された冷媒の温度が低いことを利用して、ピストンを冷却することができるため、永久磁石の加熱による磁力低下を防止することもできる。
【００１８】
スペーサはヘッド本体に固定された第１スペーサ及び第２スペーサであり得る。そして、第１スペーサと第２スペーサとの間に永久磁石が設けられていることが好ましい（請求項６）。この場合、第１スペーサと第２スペーサとが両側で永久磁石の外周面をシリンダボアの内面に対して離間するため、シリンダボアの内面と永久磁石との磁着を確実に防止することができる。ピストンが単一の圧縮室を形成する片頭のものであれば、ピストンの径方向の振れを防止するためには第１スペーサ及び第２スペーサを採用することが好ましい。
【００１９】
吸入弁機構は、ピストンロッドに貫設され、中間室と圧縮室とを連通する吸入通路と、圧縮室の圧力によって吸入通路を開閉する弁体とを有し得る。そして、ピストンヘッドの先端側に位置する第１スペーサは弁体を保持していることが好ましい（請求項７）。この場合には、ピストン内の中間室に送られた冷媒は、吸入通路を経て圧縮室に吸入される。このため、リニア電動式圧縮機をより小型化することができる。また、永久磁石を効果的に冷却することもできる。なお、弁体は、フロート式でもよく、リード式でもよい。
【００２０】
このリニア電動式圧縮機においては、シリンダボア内でピストンを往復動させる付勢力を有する付勢部材を備え得る（請求項８）。この付勢部材は、固有振動数による共振によってピストンを往復動させることが可能である。この付勢部材は、ピストンの両端に設けられてもよく、ピストン内に設けられてもよい。
【００２１】
また、このリニア電動式圧縮機においては、シリンダボア内でピストンを往復動させる付勢力を有する付勢部材を備え、ピストンロッドは両ピストンヘッドより小径であり得る。また、ハウジングは両ピストンヘッド間にばね座を有し得る。そして、ばね座と両ピストンヘッドとの間には、ピストンロッド周りに位置する付勢部材としてのコイルばねが設けられ得る（請求項９）。この場合、圧縮室内に付勢部材を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。また、コイルばねがピストンヘッドよりも大径にならない。このため、リニア電動式圧縮機を小型化しつつ、冷媒の圧縮効率を高く維持することができる。
【００２２】
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１０）。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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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車両用空調装置の摸式構造図である。
【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１のリニア電動式圧縮機におけるシリンダボア及び永久磁石の位置関係を示す拡大断面図である。
【図６】実施例１のリニア電動式圧縮機における第２スペーサの拡大断面図である。
【図７】実施例１のリニア電動式圧縮機における第１スペーサの拡大断面図である。
【図８】本発明のリニア電動式圧縮機におけるシリンダボアとピストンヘッドとの位置関係を示す説明図である。
【図９】比較例のリニア電動式圧縮機におけるシリンダボア及び永久磁石の位置関係を示す説明図である。
【図１０】比較例のリニア電動式圧縮機におけるシリンダボアとピストンヘッドとの位置関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１に示す実施例１のリニア電動式圧縮機１００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。
【００２６】
実施例１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。
【００２７】
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。なお、第１、２シリンダブロック１、３は磁性体からなる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
図５に示すように、第１、２スペーサ４１、４３の外径寸法は、永久磁石３５、３７の外径寸法よりも大きくされている。より詳細には、図６及び図７に示すように、第１、２スペーサ４１、４３の外周面は中央部分が円弧状に盛り上がっている。このリニア電動式圧縮機１００では、第１、２スペーサ４１、４３の外径寸法と、永久磁石３５、３７との外径寸法の半径の差ｔが約０．０５ｍｍ〜約０．１ｍｍに設定されている。第１、２スペーサ４１、４３は非磁性体からなる。
【００３５】
図７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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
以上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、このリニア電動式圧縮機１００では、大きな推力でピストン２７を往復動させることが可能になっている。特に、このリニア電動式圧縮機１００では、永久磁石３５、３７が希土類磁石であるため、小型でありながら、推力が大きくなっている。
【００４３】
このため、ピストン２７の永久磁石３５、３７（第１ピストンヘッド３１の永久磁石のみ符号で示す。）が６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂによって生じる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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。これら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。
【００４７】
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効率を高くすることができる。
【００４８】
さらに、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が設けられている。このため、第１ピストンヘッド３１を例に説明すると、コイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂに永久磁石３５、３７が近いため、コイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂによる電磁力によってピストン２７が動作を生じやすい。
【００４９】
そして、このリニア電動式圧縮機１００では、第１ピストンヘッド３１はヘッド本体３９と第１、２スペーサ４１、４３とを有している。ヘッド本体３９はその外周面に永久磁石３５、３７を固定している。第１、２スペーサ４１、４３は、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の外周面を約０．０５ｍｍ〜約０．１ｍｍの距離で離間する。特に、このリニア電動式圧縮機１００では、第１、２スペーサ４１、４３間に永久磁石３５、３７が設けられている。このため、第１、２スペーサ４１、４３が両側で永久磁石３５、３７の外周面を第１シリンダボア１ａの内面に対して離間するため、第１シリンダボア１ａの内面と永久磁石３５、３７との磁着を確実に防止することができる。
【００５０】
すなわち、図８に示すように、永久磁石３５、３７と第１シリンダボア１ａの内面との間には、約０．０５ｍｍ〜約０．１ｍｍのクリアランスが形成され、第１、２スペーサ４１、４３によりこのクリアランスが維持される。このため、このリニア電動式圧縮機１００では、コイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂで電磁力を発生させた場合、第１ピストンヘッド３１は、第１シリンダボア１ａとのほぼ同心円を維持しながら第１シリンダボア１ａ内を往復動する。
【００５１】
このため、このリニア電動式圧縮機１００では、シリンダボア１ａの内面に永久磁石３５、３７が磁着してしまうリニア電動式圧縮機と比較して、ピストン２７がシリンダボア１ａ内を往復動する際の摩擦抵抗力を低減することができる。第２ピストンヘッド３３も同様の構成であるため、同様の作用効果を得ることができる。このため、このリニア電動式圧縮機１００では、給電による圧縮効率が高くなる。
【００５２】
また、第１、２スペーサ４１、４３が非磁性体であるため、ピストン２７が第１、２シリンダボア１ａ、３ａ内を往復動する際の摩擦抵抗力を一層小さくすることができる。特に、このリニア電動式圧縮機１００では、第１、２スペーサ４１、４３の外周面が円弧状に盛り上がっているため、第１、２シリンダボア１ａ、３ａ内面との接触面積が小さくなっている。このため、ピストン２７が第１、２シリンダボア１ａ、３ａ内を往復動する際の摩擦抵抗力を一層低減することができるため、給電による圧縮効率を一層高くすることができる。
【００５３】
また、このリニア電動式圧縮機１００では、この状態でピストン２７が往復動しても、第１、第２シリンダボア１ａ、３ａの内面と永久磁石３５、３７とが摩擦によって摩耗することがない。第２ピストンヘッド３３も同様の構成であるため、同様の作用を得ることができる。
【００５４】
比較例のリニア電動式圧縮機として、図９に示すように、外径寸法が永久磁石３５、３７の外径寸法と同程度又はより小さい第１、２スペーサ４１ｃ、４３ｃを採用した場合、シリンダボア１ａの内面に永久磁石３５、３７が磁着してしまい、シリンダボア１ａと永久磁石３５、３７との間のクリアランスが維持されない。すなわち、図１０に示すように、第１ピストンヘッド３１は、第１シリンダボア１ａとのほぼ同心円を維持することができない。このため、ピストン２７がシリンダボア１ａ内を往復動する際の摩擦抵抗力は大きく、給電による圧縮効率は低い。この状態で第１ピストンヘッド３１が往復動すると、第１シリンダボア１ａの内面と永久磁石３５、３７とが摩擦によって摩耗する。第２ピストンヘッド３３側も同様である。
【００５５】
したがって、実施例１のリニア電動式圧縮機１００は、比較例のリニア電動式圧縮機と比べ、高い圧縮効率を実現できるとともに、優れた耐久性を発揮することができる。また、このリニア電動式圧縮機１００が車両の空調装置に採用されれば、異物となる摩耗粉が生じ難いので、空調装置も優れた耐久性を発揮することができる。
【００５６】
また、実施例１のリニア電動式圧縮機１００は、第１、２ピストンヘッド３１、３３がヘッド本体３９と第１、２スペーサ４１、４３とを有しているため、電磁力が圧縮室４５から遠いピストンロッド２９ではなく、圧縮室４５に近い第１、２ピストンヘッド３１、３３に作用するため、ピストン２７が往復動の際に径方向に振れ難い。
【００５７】
さらに、このリニア電動式圧縮機１００では、シェル５の両端に第１、２エンドプレート１１、１３が接合され、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。また、ピストンロッド２９の一端に一体に設けられた第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た第２ピストンヘッド３３とを有している。第１、２シリンダブロック１、３及びシェル５間には中間室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、このリニア電動式圧縮機１００は、ピストン２７の両端に圧縮室４５が形成される。また、第１、２各エンドプレート１１、１３側に吐出室１１ａ、１３ａが形成されることで、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、冷媒の圧縮効率を高く維持するとともに、このリニア電動式圧縮機１００を小型化することができる。また、ばね室７ｃ及び入通路２９ａ内に吸入された冷媒の温度が低いことを利用して、ピストン２７を冷却することができるため、永久磁石３５、３７の加熱による磁力低下を防止することもできる。
【００５８】
また、このリニア電動式圧縮機１００では、吸入弁機構５０は、ピストンロッド２９に貫設され、中間室５３と圧縮室４５とを連通する吸入通路２９ａと、圧縮室４５の圧力によって吸入通路２９ａを開閉する吸入弁４７とを有している。そして、第１、２ピストンヘッド３１、３３の先端側に位置する第１スペーサ４１（第１ピストンヘッド３１の第１スペーサのみ符号で示す。)は吸入弁４７を保持している。このため、中間室５３に送られた冷媒は、吸入通路２９ａを経て圧縮室４５に吸入される。このため、このリニア電動式圧縮機１００をより小型化することができる。また、永久磁石３５、３７を効果的に冷却することもできる。
【００５９】
さらに、このリニア電動式圧縮機１００では、ピストンロッド２９が第１、２ピストンヘッド３１、３３より小径である。また、センターハウジング７がばね座７ｂを有し、ばね座７ｂと第１、２ピストンヘッド３１、３３との間に第１、２コイルばね４９、５１が設けられている。このため、圧縮室４５内に付勢部材を設ける必要がないため、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。このため、このリニア電動式圧縮機１００は、小型でありながら、冷媒の圧縮効率を高く維持することができる。
【００６０】
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。
【００６１】
なお、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を非磁性体とした場合でも、ピストン２７が第１、２シリンダボア１、３内を往復動する際の摩擦抵抗力が大きくなるという問題も当然に防止できる。
【００６２】
（実施例２）
実施例２のリニア電動式圧縮機は、第１、２スペーサ４１、４３を磁性体で構成している。他の構成は実施例１と同様である。
【００６３】
このリニア電動式圧縮機では、コイル６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂで発生させた電磁力と第１、２スペーサ４１、４３との間の磁束密度を高めることができる。このため、電磁力によるピストンの往復動の際の推力を高めることができ、圧縮効率を向上させることができる。
【００６４】
以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２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。
【００６５】
例えば、本発明のリニア電動式圧縮機は、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。
【００６６】
また、両頭のピストンであれば、永久磁石３５、３７の外径寸法よりも大きくするのは、第１、２スペーサ４１、４３のいずれか一方のみでもよい。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
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】
【００７０】
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
６３ａ、６３ｂ、６５ａ、６５ｂ…コイル
３５、３７…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）
３９…ヘッド本体
４１、４３…スペーサ（４１…第１スペーサ、４３…第２スペーサ）
１００…リニア電動式圧縮機
５０…吸入弁機構
２９ａ…吸入通路
４７…弁体（吸入弁）
４９、５１…付勢部材（４９…第１コイルばね、５１…第２コイルばね）
７ｂ…ばね座
【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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【図９】
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【図１０】
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