(57)【要約】【課題】  本発明は、暖房時には超臨界状態の顕熱として熱搬送され、冷房時には相変化時の潜熱として熱搬送される二次側サイクルに用いられて好適な冷媒搬送ポンプを提供することを目的とする。【解決手段】  本発明にかかる冷媒搬送ポンプ１は、暖房時には、超臨界状態の顕熱として熱搬送され、冷房時には、相変化時の潜熱として熱搬送される二次側サイクル７に用いられる冷媒搬送ポンプ１において、両端部にそれぞれ第一ピストン４９と第二ピストン５０とを有し、ピストン接続軸線方向に往復動可能に設けられたシャフト４７とピストンとを外側から摺動可能に支持する第一シリンダ部６３と、第一ピストン４９と第一シリンダ部６３との間に形成されるとともに、吸入孔６５、第一吐出孔６３に連通される第一圧縮室８１と、シャフト４７を軸線方向に往復駆動する駆動手段４５と、が設けられていることを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房時には、超臨界状態の顕熱として熱搬送され、冷房時には、相変化時の潜熱として熱搬送される二次側サイクルに用いられる冷媒搬送ポンプにおいて、
両端部にそれぞれピストンを有し、ピストン接続軸線方向に往復動可能に設けられたシャフトと、
前記各ピストンを外側から摺動可能に支持するシリンダ部と、
前記ピストンと前記シリンダ部との間に形成されるとともに、吸入部および吐出部に連通される圧縮室と、
前記シャフトを軸線方向に往復駆動する駆動手段と、が設けられていることを特徴とする冷媒搬送ポンプ。
【請求項２】
前記シャフトを覆うように前記シリンダ部に管状部材を取り付け、
前記駆動手段としてリニアモータを採用し、
前記管状部材の外側に前記リニアモータの駆動部を設けたことを特徴とする請求項１に記載された冷媒搬送ポンプ。
【請求項３】
前記管状部材は、非磁性体材料で構成されたことを特徴とする請求項２に記載された冷媒搬送ポンプ。
【請求項４】
前記シャフトは、それぞれ両端部の前記ピストン間を連結する複数の棒状部材で構成され、
前記管状部材は、前記各棒状部材を覆うように設けられたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載された冷媒搬送ポンプ。
【請求項５】
前記管状部材を外側から覆うように、前記シリンダ部にスリーブを取り付け、
該スリーブに、その厚さ方向に貫通して形成された穴部を設け、
該穴部に、前記リニアモータの駆動部を構成する作用部を配置したことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載された冷媒搬送ポンプ。
【請求項６】
前記スリーブは、非磁性体材料で構成されたことを特徴とする請求項５に記載された冷媒搬送ポンプ。
【請求項７】
前記リニアモータの駆動部は、
汎用モータと、
該汎用モータの回転軸に連結され、回転軸の回転を往復運動に変換するクランクと、
該クランクの先端に取り付けられた永久磁石と、を設けていることを特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれかに記載された冷媒搬送ポンプ。
【請求項８】
前記ピストンの側面における摺動方向中間位置に、前記シリンダ部との隙間が、摺動方向両端位置よりも狭くなるように突起部を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載された冷媒搬送ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を超臨界領域まで加圧して二次側サイクル内に封入し、この冷媒を循環させることにより空調動作を行わせる空気調和機に用いられて好適な冷媒搬送ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷媒を超臨界領域に加圧して二次側サイクル（「室内側サイクル」あるいは「利用側サイクル」ともいう）内に封入し、冷媒を二次側サイクル内で循環させることにより空調動作を行わせる空気調和機としては、たとえば、特許文献１に示すものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−７９６７４号公報（段落［００３７］〜［００４０］，及び図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１には、二次側サイクルで用いられる冷媒搬送ポンプについて、具体的な構造は何ら記載されておらず、超臨界領域に加圧された冷媒を圧送するための冷媒搬送ポンプとして望ましい構造については知られていなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、暖房時には超臨界状態の顕熱として熱搬送され、冷房時には相変化時の潜熱として熱搬送される二次側サイクルに用いられて好適な冷媒搬送ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる冷媒搬送ポンプは、暖房時には、超臨界状態の顕熱として熱搬送され、冷房時には、相変化時の潜熱として熱搬送される二次側サイクルに用いられる冷媒搬送ポンプにおいて、両端部にそれぞれピストンを有し、ピストン接続軸線方向に往復動可能に設けられたシャフトと、前記各ピストンを外側から摺動可能に支持するシリンダ部と、前記ピストンと前記シリンダ部との間に形成されるとともに、吸入部および吐出部に連通される圧縮室と、前記シャフトを軸線方向に往復駆動する駆動手段と、が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
このような冷媒搬送ポンプによれば、駆動手段により、シャフトが一方側に駆動されると、一方側の圧縮室から吐出部を経由して冷媒が吐出され、同時に他方側の圧縮室に冷媒が吸入される。そして、駆動手段によりシャフトが反対方向に駆動されると、前述とは逆に、冷媒は他方側の圧縮室から吐出され、同時に一方の圧縮室に吸入される。これを繰り返すことにより、冷媒は冷媒搬送ポンプに連続的に吸入され、かつ連続的に吐出されることになる。
このように、冷媒の吸入と吐出とが連続的に行われると、常時吐出時の大きな荷重と吸入時の小さな荷重とがかかることになるので、駆動力の変動を低減できる。また、冷媒は常時所要量が連続的に、すなわち供給量の多い部分と少ない部分との差が少ない（脈動が少ない）状態で二次側サイクル内に供給されるので、二次側サイクルでの熱交換を安定して行うことができる。
また、例えば、ピストンの面積とストロークとが同じであれば、圧縮室が１個の場合に比べて２倍の吸入容積となる。そして、冷媒の吸入量が同じであれば、冷媒の吸入速度すなわち単位時間当たりの吸入量は、圧縮室が１個の場合の半分となる。このように、冷媒の吸入速度が低減されると、冷媒が吸入される際に摩擦や流路抵抗等の要因で生じる圧力ロスを低減できる。したがって、冷媒が吸入される際の圧力ロスを低減できるので、例えば相変化時の潜熱として熱搬送される冷房運転時に、圧縮室での圧力が低下し、液体と気体との二層に分離して圧縮できなくなるという事態を防止することができる。
【０００８】
また、本発明にかかる冷媒搬送ポンプは、前記シャフトを覆うように前記各シリンダ部間に管状部材を取り付け、前記駆動手段としてリニアモータを採用し、前記管状部材の外側に前記リニアモータの駆動部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
このように、駆動手段としてリニアモータを採用し、管状部材の外側にリニアモータの駆動部を設けているので、シリンダ部と管状部材とで形成される空間内には回転部分を無くすことができる。このため、冷媒搬送ポンプでは十分な潤滑が必要とされないので、暖房運転時に超臨界状態で搬送される冷媒のように密度差のため潤滑油を搬送できない状態があっても冷媒搬送ポンプの機能に影響しない。したがって、冷媒搬送ポンプは、長期間に亘り安定した稼動を行うことができる。
また、シャフトを覆うようにシリンダ部に管状部材を取り付けているので、シリンダ部と管状部材とで密閉した空間が形成される。このため、シリンダ部とピストンとの間のシールから漏れた冷媒が管状部材により外部に漏れるのを阻止されるので、冷媒を補給することなく長期間稼動できるし、周囲の環境へ悪影響を及ぼすことを防止できる。
さらに、シリンダ部と管状部材とで形成される空間内には回転部分がないので、管状部材の断面形状は、円形、多角形および直線と曲線とで構成された閉じた形等の任意の形状とすることができる。
【００１０】
さらに、本発明にかかる冷媒搬送ポンプでは、前記管状部材は、非磁性体材料で構成されたことを特徴とする。
このように、管状部材は非磁性体材料で構成されているので、リニアモータ等が発生する磁場に影響を及ぼさない。したがって、リニアモータの駆動効率を向上できる。
【００１１】
また、本発明にかかる冷媒搬送ポンプでは、前記シャフトは、それぞれ両端部の前記ピストン間を連結する複数の棒状部材で構成され、前記管状部材は、前記各棒状部材を覆うように設けられたことを特徴とする。
【００１２】
このように、シャフトは、それぞれ両端部の前記ピストン間を連結する複数の棒状部材で構成されているので、各棒状部材の断面積は小さくなる。棒状部材の断面積が小さくなると、棒状部材を覆う管状部材の断面積を小さくできるので、管状部材の耐圧強度が向上し、管状部材を薄くできる。したがって、管状部材の外側に設けられたリニアモータの駆動部を棒状部材に接近して配置することができるので、リニアモータの駆動力を増加することができる。
また、総合的な磁気回路の最適配置を行うことが可能となり、駆動効率を向上することが可能となる。
なお、棒状部材は、その軸線が同じ円周上に等間隔あけて配置されるのが駆動バランスから見て望ましい。また、本数は３本以上が望ましく、例えば、４本のように点対称の位置関係になるものがより望ましい。
【００１３】
また、本発明にかかる冷媒搬送ポンプは、前記管状部材を外側から覆うように、前記シリンダ部にスリーブを取り付け、該スリーブに、その厚さ方向に貫通して形成された穴部を設け、該穴部に、前記リニアモータの駆動部を構成する作用部を配置したことを特徴とする。
【００１４】
このように、管状部材を外側から覆うように、シリンダ部にスリーブを取り付けているので、スリーブが管状部材の強度を補強する。このため、管状部材は超臨界圧という高圧を受けるにも拘わらず高い強度を必要しないので、厚さを薄くできる。
したがって、スリーブに設けられた穴部に配置されたリニアモータの駆動部を構成する作用部と、シャフトに取り付けられたリニアモータの被駆動部との間隔が短縮されるので、作用部が被駆動部に与える磁力が強くなる。このため、リニアモータの駆動力を増強することができ、小型化できる。
なお、管状部材とスリーブとは同一素材の場合は加工組み立ての容易さから、組み立て時には管状部材とスリーブの間には数ミクロンから数十ミクロンの隙間をもつことが望ましい。また異種材料の場合は、前述の隙間に組み立て温度と使用温度の差による熱変形を加味した隙間とすることが望ましい。
【００１５】
また、本発明にかかる冷媒搬送ポンプでは、前記スリーブは、非磁性体材料で構成されたことを特徴とする。
このように、スリーブは非磁性体材料で構成されているので、リニアモータ等が発生する磁場に影響を及ぼさない。したがって、リニアモータの駆動効率を向上できる。
【００１６】
また、本発明にかかる冷媒搬送ポンプは、前記リニアモータの駆動部は、汎用モータと、該汎用モータの回転軸に連結され、回転軸の回転を往復運動に変換するクランクと、該クランクの先端に取り付けられた永久磁石と、を設けていることを特徴とする。
【００１７】
このように、リニアモータの駆動部は、汎用モータと、回転を往復運動に変換するクランクと、永久磁石とで主として構成されているので、各構成要素が安価で、全体として安価に製造できるし、メンテナンスも容易に行うことができる。
また、作用部として永久磁石を採用しているので、磁界変動に伴う、うず電流の発生が少なくなる。このため、周辺の部材について使用材料の制限が緩和され、設計の自由度を増加できる。
【００１８】
さらに、本発明にかかる冷媒搬送ポンプは、前記ピストンの側面における摺動方向中間位置に、前記シリンダ部との隙間が、摺動方向両端位置よりも狭くなるように突起部を設けたことを特徴とする。
【００１９】
このように、ピストンの側面における摺動方向中間位置に、シリンダ部との隙間が、摺動方向両端位置に比べて狭い突起部を設けたので、ピストンがシリンダ部に対して摺動すると、ピストンの端部とシリンダ部との隙間に入った冷媒の動圧は、隙間の狭い突起部のところで増加することになる。このため、ピストンをシリンダ部に対して遠ざけようとする力が増加するので、ピストンがシリンダ部に接触するのを防止できる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、往復駆動されるシャフトの両端部にピストンを有しているので、冷媒は冷媒搬送ポンプに連続的に吸入され、かつ連続的に吐出されることになる。このため、二次側サイクルでの熱交換を安定して行うことができる。
また、吸入容積が大きくなり、冷媒が吸入される際の圧力ロスを低減できるので、例えば相変化時の潜熱として熱搬送される冷房運転時に、圧縮室での圧力が低下し、液体と気体との二層に分離して圧縮できなくなるという事態を防止することができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、駆動手段としてリニアモータを採用し、管状部材の外側にリニアモータの駆動部を設けているので、冷媒搬送ポンプは、長期間に亘り安定した稼動を行うことができる。
また、シャフトを覆うようにシリンダ部に管状部材を取り付けているので、冷媒を補給することなく長期間稼動できるし、周囲の環境へ悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、管状部材は非磁性体材料で構成されているので、リニアモータの駆動効率を向上できる。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、シャフトは、それぞれ両端部の前記ピストン間を連結する複数の棒状部材で構成されているので、棒状部材を覆う管状部材を薄くできる。したがって、リニアモータの駆動力を増加することができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、管状部材を外側から覆うように、シリンダ部にスリーブを取り付けられているので、管状部材は厚さを薄くできる。
したがって、リニアモータの駆動部を構成する作用部と、シャフトに取り付けられたリニアモータの被駆動部との間隔が短縮されるので、リニアモータの駆動力を増強することができ、小型化できる。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、スリーブは非磁性体材料で構成されているので、リニアモータの駆動効率を向上できる。
【００２６】
請求項７に記載の発明によれば、リニアモータの駆動部は、汎用モータと、回転を往復運動に変換するクランクと、永久磁石とで主として構成されているので、各構成要素が安価で、全体として安価に製造できるし、メンテナンスも容易に行うことができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明によれば、ピストンの側面における摺動方向中間位置に、シリンダ部との隙間が、摺動方向両端位置よりも狭くなるように突起部を設けたので、ピストンがシリンダ部に接触するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１を用いた空気調和機３を示す概略構成図である。
空気調和機３は、一次側サイクル５と二次側サイクル７とから構成されている。
【００２９】
一次側サイクル５には、圧縮機９と、四方弁１１と、室外熱交換器１３と、膨張弁１５と、冷媒間熱交換器１７と、吸入ガス加熱器１９と、および一次側配管２１とが備えられている。
圧縮機９は、低温・低圧のガス状冷媒（冷媒としては、たとえば、プロパン、ブタン、イソブタンなどの炭化水素冷媒（炭素（Ｃ）および水素（Ｈ）が含まれる冷媒）を吸引して圧縮し、高温・高圧のガス状冷媒とするものである。
【００３０】
四方弁１１は、圧縮機９の下流側に設けられるとともに、圧縮機９から吐出された冷媒の流路を冷房運転時と暖房運転時とで切り替えるものである。四方弁１１は、暖房運転時（図１において実線矢印で示す方向に冷媒を循環させる時）には、圧縮機９から冷媒間熱交換器１７に向かう流路を形成し、一方、冷房運転時（図１において破線矢印で示す方向に冷媒を循環させる時）には、圧縮機９から室外熱交換器１３に向かう流路を形成するように構成されている。
【００３１】
室外熱交換器１３は、冷房運転時に高温高圧のガス状冷媒を凝縮液化させて外気に放熱するコンデンサとして機能し、逆に暖房運転時には低温低圧の液状冷媒を蒸発気化させて外気から熱を奪うエバポレータとして機能するものである。
膨張弁１５は、内部を通過する冷媒を等エンタルピー的に減圧・膨張させて低温・低圧の冷媒にするものである。
【００３２】
冷媒間熱交換器１７は、一次側サイクル５を循環する冷媒と二次側サイクル７を循環する冷媒との間で熱の授受を行わせるものである。冷媒間熱交換器１７は、暖房運転時には一次側サイクル５を循環する冷媒により、二次側サイクル７を循環する冷媒を加熱し、冷房運転時には一次側サイクル５を循環する冷媒により、二次側サイクル７を循環する冷媒を冷却するようになっている。
【００３３】
また、この冷媒間熱交換器１７の一次側サイクル５の入口近傍に位置する配管２１には温度センサＴが設けられており、この温度センサＴにより検出された配管２１内の冷媒温度データが制御器２５に出力されるようになっている。
吸入ガス加熱器１９は、圧縮機９の上流側（すなわち、圧縮機９と四方弁１１との間）に設けられた熱交換器であり、暖房運転時、冷媒間熱交換器１７を出た温かい冷媒により、圧縮機９に吸引される前の冷媒を温めて、圧縮機９に吸引される前の冷媒の温度を高めるためのものである。
【００３４】
一次側配管２１は、これら圧縮機９、四方弁１１、室外熱交換器１３、膨張弁１５、冷媒間熱交換器１７、および吸入ガス加熱器１９を接続するとともに、これら構成要素間を冷媒が循環できるようにするものである。
また、一次側配管２１にはバイパス管２３が接続されており、暖房運転時、冷媒間熱交換器１７を出た冷媒が吸入ガス加熱器１９を通らずに、吸入ガス加熱器１９の下流側に位置する膨張弁１５の上流側に直接導かれるようになっている。
【００３５】
バイパス管２３の入口よりも下流側でかつ吸入ガス加熱器１９よりも上流側の一次側配管２１、およびバイパス管２３にはそれぞれ流量制御弁２７，２９が設けられている。これら流量調整弁２７，２９はそれぞれ、制御器２５からの信号により弁開度の調整が行われるように構成されており、冷媒間熱交換器１７から吸入ガス加熱器１９に流れ込む冷媒量、および冷媒間熱交換器１７から膨張弁１５に流れ込む冷媒量がそれぞれ調整されるようになっている。冷媒間熱交換器１７から吸入ガス加熱器１９に流れ込む冷媒量、および冷媒間熱交換器１７から膨張弁１５に流れ込む冷媒量がそれぞれ調整されるようになっている。
【００３６】
二次側サイクル７には、前記冷媒間熱交換器１７と、冷媒搬送ポンプ１と、室内熱交換器３１と、二次側配管３３と、流量調整弁３５とが備えられている。
冷媒搬送ポンプ１については、後で詳述する。冷媒搬送ポンプ１は、超臨界領域に加圧された（熱伝導率が極大とされた）冷媒（例えば、二酸化炭素など）を、二次側サイクル７の中で循環させるものである。
【００３７】
室内熱交換器３１は、内部を通過する冷媒と、室内へ送風される空気との熱交換を行うものであり、冷房運転時にはいわゆるエバポレータとして、また暖房運転時にはいわゆるコンデンサとして機能するものである。
二次側配管３３は、冷媒間熱交換器１７、室内熱交換器３１、および冷媒搬送ポンプ１を接続するとともに、これら構成要素間を冷媒が循環できるようにするものである。
流量調整弁３５は、各室内熱交換器３１の上流側に位置する二次側配管３３に設けられており、冷媒間熱交換器１７から室内熱交換器３１に流れ込む冷媒量がそれぞれ調整されるようになっている。
【００３８】
図２により、本発明の実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１について説明する。
冷媒搬送ポンプ１には、ピストン部材４１と、シリンダ４３と、ピストン部材４１を駆動する駆動手段４５と、が設けられている。
ピストン部材４１には、シャフト４７と、シャフト４７の一端部４６に固定された第一ピストン４９と、シャフト４７の他端部４８に固定された第二ピストン５０とが備えられている。
シャフト４７は、細長い円筒状の棒であり、長手方向の中央付近に傾斜して全周に亘り連続する溝５３が形成されている。
【００３９】
第一ピストン４９は、シャフト４７と同軸心を有する中空の略円筒形状をしている。第一ピストン４９の底面部５１はシャフト４７の一端部４６に固定されており、シャフト４７と同軸心の円上に間隔をあけて多数の貫通孔５５が設けられている。第一ピストン４９の外方部５７には、中心部に貫通孔５９が設けられている。外方部５７の外方には、貫通孔５９を覆う第一吸入弁６１が設けられている。
【００４０】
第二ピストン５０は、第一ピストン４９と同様な構造をしている。シャフト４７の他端部４８に固定された底面部５２には、シャフト４７と同軸心の円上に間隔をあけて多数の貫通孔５６が設けられている。第二ピストン５０の外方部５８には、中心部に貫通孔６０が設けられている。外方部５８の外方には、貫通孔６０を覆う第二吸入弁６２が設けられている。
【００４１】
シリンダ４３には、第一シリンダ部（シリンダ部）６３と、第二シリンダ部（シリンダ部）６４と、キャン（管状部材）６５と、が備えられている。
第一シリンダ部６３の第一シリンダ本体６５は、両端に外側フランジ６７と内方フランジ６９を有し、シャフト４７と同軸心の略円筒形状をしている。第一シリンダ本体６５の内面８３は、第一ピストン４９の側面８５と嵌合して、第一ピストン４９を摺動可能に支持している。
【００４２】
第一ピストンの側面８５は、図３に示すように、一端側端部１０５および他端側端部１０７から摺動方向中間位置に向けて径が順次拡大されるように突起部１０３を設けている。
このようにすると、例えば、第一ピストン４９が一端部側へ摺動する場合、冷媒が一端側端部１０５とシリンダ６５の内周面８３の間に入って突起部１０３の方向へ移動する間に間隔が狭くなるために動圧が増加する。突起部１０３のところで最大となる。第一ピストン４９は、この動圧により支持されるので、シリンダ６５の内周面８３に接触することがない。また、この動圧により、シールする効果も発生する。
一端側端部１０５および他端側端部１０７の半径と突起部１０３の半径との差Ｃは、突起部１０３と第一シリンダ本体６５の内面６５との間隔がδとしたとき、δの１〜５倍が好適である。
【００４３】
第一シリンダ本体６５の外側フランジ６７には、第一蓋部材７１が固定されている。第一蓋部材７１の中心部には、第一弁部材７３が取り付けられており、この第一蓋部材７１と第一弁部材７１とにより、第一シリンダ本体６５の開口を封止しており、第一シリンダ本体６５の内面８３と第一ピストン４９の外方部５７とで包囲される第一圧縮室８１を形成している。
第一弁部材７１には、第一圧縮室８１に面した開口部８９を有するドーナツ状の吐出空間８７と、吐出空間８７と二次側配管３３とを連通するドーナツ状をした第一吐出孔７５と、吐出空間８７の内側に配置され開口部８９を覆う中空円板形状の第一吐出弁７７とが設けられている。
【００４４】
第二シリンダ部６４は、第一シリンダ部６３と略同一の構造をしている。第二シリンダ本体６６は、両端に外側フランジ６８と内方フランジ７０を有し、シャフト４７と同軸心の略円筒形状をしている。第二シリンダ本体６６の内面８４は、第二ピストン５０の側面８６と嵌合して、第二ピストン５０を摺動可能に支持している。
なお、第二ピストン５０の側面８６には、上述の第一ピストン４９の側面８５と同様に突起部１０３が設けられている。
【００４５】
第二シリンダ本体６６の外側フランジ６８には、第二蓋部材７２が固定されている。第二蓋部材７２の中心部には、第二弁部材７４が取り付けられており、この第二蓋部材７２と第二弁部材７２とにより、第二シリンダ本体６６の開口を封止しており、第二シリンダ本体６６の内面８４と第二ピストン５０の外方部５８とで包囲される第二圧縮室８２を形成している。
第二弁部材７２には、第二圧縮室８２に面した開口部９０を有するドーナツ状の吐出空間８８と、吐出空間８８と外部とを連通するドーナツ状をした第二吐出孔７６と、吐出空か８８の内側に配置され開口部９０を覆う中空円板形状の第二吐出弁７８とが設けられている。
【００４６】
キャン９２は、薄肉の円筒状をし、シャフト４７を、それと間隔を置いて覆うように配置されている。キャン９２は、例えばステンレス、インバー等の非磁性体材料で構成されている。
キャン９２の両端部は、支持部材７９と支持部材８０とに取り付けられている。支持部材７９は、第一シリンダ本体６５の内方フランジ６９に固定され、支持部材８０は、第二シリンダ本体６６の内方フランジ７０に固定されているので、キャン９２は第一シリンダ部６３と第二シリンダ部６４とに支持されていることになり、これら第一シリンダ部６３と第二シリンダ部６４とキャン９２とで、密閉空間を形成することになる。
第一シリンダ本体６５の内方側には、第一ピストン４９と第二ピストン５０とで画成される吸入空間９１と、二次側配管３３と、を連通する吸入孔９３が設けられている。
【００４７】
駆動手段４５には、固定子鉄心９５と、固定子巻線９７と、ロータ９９とが設けられている。
固定子鉄心９５と固定子巻線９７とは、キャン９２の外側に固定的に配置されている。固定子鉄心９５は、キャン９２が吸入空間９１の高圧により変形や破壊されるのを防止する機能も果たしている。
ロータ９９は、キャン９２とシャフト４７との間に配置され、第一シリンダ本体６５と第二シリンダ本体６６により回動可能に支持されている。ロータ９９のシャフト４７側には、シャフト４７に設けられた溝５３と係合する突起１０１が設けられている。
ロータ９９の回転により、突起１０１が溝５３に沿って移動するが、突起１０１のシャフト４７の軸方向位置は一定なので、溝５３が軸方向に移動するすなわちシャフト４７が軸方向に移動することになる。溝５３は傾斜して全周に亘り連続しているので、ロータ９９が一周するとシャフト４７が一往復することになる。すなわち、溝５３と突起１０１とは、円筒カムとして機能するものである。
【００４８】
以上説明した本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１の動作について説明する。
この冷媒搬送ポンプ１は、暖房時には、超臨界状態の顕熱として熱搬送され、冷房時には、相変化時の潜熱として熱搬送される冷媒を扱うものである。この冷媒として二酸化炭素を使う場合、例えば暖房時で１０ＭＰａ、冷房時で４ＭＰａ程度の圧力をもって搬送されている。冷媒搬送ポンプ１は、このような圧力を持って二次側サイクル７の二次側配管３３内を搬送される冷媒を吸入して０．３〜０．５ＭＰａ程度昇圧して吐出するものである。
【００４９】
固定子巻線９７に通電すると回転磁場が発生してロータ９９が回転する。ロータ９９の回転により溝５３が突起１０１に引っ張られて、シャフト４７を軸方向に往復動する。
図２は、第一ピストン４９が一端側（図２において左側）へ移動して、第一ピストン４９により第一圧縮室８１に吸入された冷媒が第一吐出孔７５を通って、二次側サイクル７の二次側配管３３に吐出された状態を示している。
【００５０】
図２の状態からさらにロータ９９が回転すると、シャフト４７が他端側（図２において右側）へ移動し始める。第二ピストン５０の貫通孔６０を覆う第二吸入弁６２が閉じ、第一ピストン４９の貫通孔５９を覆う第一吸入弁６１が開く。
第一吸入弁６１が開いた状態で第一ピストン４９が他側に移動することにより、吸入空間９１に吸入されている冷媒が、貫通孔５５、第一ピストン４９の中空部および貫通孔５１を通って第一圧縮室８１に吸入される。第一圧縮室８１に吸入されることにより、二次側配管３３内の冷媒が、吸入孔９３を通って吸入空間９１に吸入される。
【００５１】
一方、同時に第二吸入弁６２が閉じた状態で第二ピストン５０が他側に移動しているので、第二圧縮室８２に吸入された冷媒は、第二ピストン５０により押圧されて、開口部９０から第二吐出弁７８を押上げて吐出空間８８に導入され、第二吐出孔７６から二次側サイクル７の二次側配管３３に連続的に吐出される。
このように、第二吸入弁６２が閉じた状態、すなわち第二圧縮室８２の第二ピストン５０側が閉鎖された状態で、第二圧縮室８２内の冷媒が押圧されるので、冷媒の慣性抵抗の影響がほとんど無くなり、冷媒の吐出がスムーズに行える。
【００５２】
そして、第二ピストン５０が他端側に到るタイミングで、ロータ９９はシャフト４７を一端側へ移動させ始める。そうすると上述と逆の動作が行われる。
すなわち、第一ピストン４９の貫通孔５９を覆う第一吸入弁６１が閉じ、第二ピストン５０の貫通孔６０を覆う第二吸入弁６２が開かれる。
第二吸入弁６２が開いた状態で第二ピストン５０が他側に移動することにより、吸入空間９１に吸入されている冷媒が、貫通孔５６、第二ピストン５０の中空部および貫通孔５２を通って第二圧縮室８２に吸入される。第二圧縮室８２に吸入されることにより、二次側配管３３内の冷媒が、吸入孔９３を通って吸入空間９１に吸入される。
【００５３】
一方、同時に第一吸入弁６１が閉じた状態で第一ピストン４９が他側に移動しているので、第一圧縮室８２に吸入された冷媒は、第一ピストン４９により押圧されて、開口部８９から第一吐出弁７７を押上げて吐出空間８７に導入され、第一吐出孔７５から二次側サイクル７の二次側配管３３に連続的に吐出される。
【００５４】
ロータ９９の回転により、上述の動作が繰り返され、冷媒は第一吐出孔７５と第二吐出孔７６とから交互にではあるが、常時連続的に二次側サイクル７の二次側配管３３に吐出される。したがって、二次側配管３３への吐出量は常時略一定になるので、二次側配管３３を搬送される冷媒が周期的に増減を繰り返すことがない。これにより、室内熱交換器３１を流れる冷媒は、脈動しないので、熱交換が安定して行える。
【００５５】
また、シャフト４７が一端側へ移動する場合および他端側へ移動する場合に、どちらの場合にも、シャフト４７へ吐出時の荷重と吸入時の荷重との両方がかかっているので、駆動力の変動が少なく、バランスのよい運転ができる。
【００５６】
さらに、冷房運転時には、液体状態で搬送された冷媒が気体に相変化するときの蒸発熱で室内側の空気を冷却するものでは、相変化し易い条件の冷媒を搬送している。そのため、冷媒搬送ポンプ１での吸入時の圧力ロスが大きい場合には、吸入時に液体と気体との二層に分離して圧縮できなくなることがある。
本実施形態では、第一圧縮室８１と第二圧縮室８２とのいずれか一方が常時吸入しているので、吸入が断続的なものに比べて、同じ吸入量を維持する場合には、冷媒の吸入速度が低下することになる。冷媒の吸入速度が低下すると、冷媒が吸入される時に、摩擦や流路抵抗等により生じる圧力ロスが低減できるので、上述のように、液体と気体との二層に分離して圧縮できないという事態を防止することができる。
【００５７】
なお、本実施形態の第一ピストン４９の側面８５および第二ピストン５０の側面８６には、図３に示すような中央位置に向けて漸増するような形状をした突起部１０３が設けられているが、突起部１０３の形状はこれに限定されるものではない。
例えば、図４に示すように、径が階段状に変化する形状でもよい。図４の場合、１段としているが、複数段に変化させてもよい。
この場合でも、一端側端部１０５および他端側端部１０７の半径と突起部１０３の半径との差Ｃは、突起部１０３と第一シリンダ本体６５の内面６５との間隔がδとしたとき、δの１〜５倍が好適である。
【００５８】
また、シール効果を向上させる場合、図５に示すように、圧送方向（吐出する方向）に向かって径を減少させる構造を採用してもよい。
さらに、図６に示すように、第一ピストン４９の側面８５および第二ピストン５０の側面８６に、第一ピストン４９および第二ピストン５０の進行方向に直行する方向に微細な溝を多数設けると、ラビリンスシール効果で冷媒の漏れが減少してポンプ効率が向上する。
【００５９】
以下、本実施形態の作用・効果を説明する。
本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１によれば、駆動手段４５により、シャフト４７が一方側に駆動されると、一方側の第一圧縮室８１から吐出孔７５を経由して冷媒が吐出され、同時に他方側の第二圧縮室８２に冷媒が吸入される。そして、駆動手段４５によりシャフト４７が反対方向に駆動されると、前述とは逆に、冷媒は他方側の第二圧縮室８２から吐出され、同時に一方の第一圧縮室８１に吸入される。これを繰り返すことにより、冷媒は冷媒搬送ポンプ１に連続的に吸入され、かつ連続的に吐出されることになる。
このように、冷媒の吸入と吐出とが連続的に行われると、常時吐出時の大きな荷重と吸入時の小さな荷重とがかかることになるので、駆動力の変動を低減できる。また、冷媒は常時所要量が連続的に、すなわち供給量の多い部分と少ない部分との差が少ない（脈動が少ない）状態で二次側サイクル７の二次側配管３３に供給されるので、二次側サイクル７での熱交換を安定して行うことができる。
また、例えば、ピストンの面積とストロークとが同じであれば、圧縮室が１個のポンプに比べて２倍の吸入容積となる。そして、冷媒の吸入量が同じであれば、冷媒の吸入速度すなわち単位時間当たりの吸入量は、圧縮室が１個のポンプの半分となる。このように、冷媒の吸入速度が低減されると、冷媒が吸入される際に摩擦や流路抵抗等の要因で生じる圧力ロスを低減できる。したがって、冷媒が吸入される際の圧力ロスを低減できるので、例えば相変化時の潜熱として熱搬送される冷房運転時に、圧縮室での圧力が低下し、液体と気体との二層に分離して圧縮できなくなるという事態を防止することができる。
【００６０】
また、第一ピストン４９の側面８５と第二ピストン５０の側面８６とにおける摺動方向中間位置に、第一シリンダ本体６５の内面８３と第二シリンダ本体６６の内面８４との隙間が、一端側端部１０５および他端側端部１０７よりも狭くなるように突起部１０３を設けたので、第一ピストン４９および第二ピストン５０が第一シリンダ本体６５の内面８３および第二シリンダ本体６６の内面８４に接触するのを防止できる。
【００６１】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１を用いた空気調和機３は、第一実施形態で説明したものと同じであるので、その説明は省略する。
冷媒搬送ポンプ１には、ピストン部材１０３と、シリンダ１０５と、ピストン部材１０３を駆動する駆動手段１０７と、が設けられている。
ピストン部材１０３には、シャフト１０９と、シャフト１０９の一端部１１１に固定された第一ピストン１１３と、シャフト１０９の他端部１１２に固定された第二ピストン１１４とが備えられている。
【００６２】
シャフト１０９は、中央部に大径部１１５を有する二重円筒形状をしている。
第一ピストン１１３は、シャフト１０９と同軸心を有する先端に縮径部１１７を設けた略円筒形状をしている。第一ピストン１１３の底面部１１９はシャフト１０９の一端部１１１に固定されている。
第二ピストン１１４は、シャフト１０９と同軸心を有する先端に縮径部１１８を設けた略円筒形状をしている。第二ピストン１１４の底面部１２０はシャフト１０９の他端部１１２に固定されている。
【００６３】
シリンダ１０５には、第一シリンダ部（シリンダ部）１２１と、第二シリンダ部（シリンダ部）１２２と、キャン（管状部材）１２３と、が備えられている。
第一シリンダ部１２１の第一シリンダ本体１２５は、内側端部に内側フランジ１３３を有し、シャフト１０９と同軸心の略円筒形状をしている。第一シリンダ本体１２５の内面１２７は、第一ピストン１１３の側面１２９と嵌合して、第一ピストン１１３を摺動可能に支持している。第一ピストン１１３の側面１２９にはシール部材１３１，１３１が設けられている。
【００６４】
第一シリンダ本体１２５の外側には、第一蓋部材１３５が固定されている。第一蓋部材１３５の内面には、第一吸入空間１４１と第一吐出空間１４５とが形成されている。第一吸入空間１４１は第一吸入孔１４３を介して二次側サイクル７の二次側配管３３と連通している。第一吐出空間１４５は第一吐出孔１４７を介して二次側サイクル７の二次側配管３３と連通している。
第一シリンダ本体１２５と第一蓋部材との間には、第一弁部材１３７が取り付けられており、この第一蓋部材１３５と第一弁部材１３７とにより、第一シリンダ本体１２５の外側開口が封止されている。第一蓋部材１３５、第一弁部材１３７、第一シリンダ本体１２５の内面１２７および第一ピストン１１３の縮径部１１７とで包囲される第一圧縮室１３９が形成されている。
第一弁部材１３７には、第一圧縮室１３９と第一吐出空間１４５とを連通する吐出孔１４９と、第一圧縮室１３９と第一吸入空間１４１とを連通する吸入孔１５１とが設けられている。吐出孔１４９の吐出空間１４５側は、弁１５３で覆われている。吸入孔１５１の第一圧縮室１３９側は、弁１５５により覆われている。
【００６５】
第二シリンダ部１２２の第二シリンダ本体１２６は、内側端部に内側フランジ１３４を有し、シャフト１０９と同軸心の略円筒形状をしている。第二シリンダ本体１２６の内面１２８は、第二ピストン１１４の側面１３０と嵌合して、第二ピストン１１４を摺動可能に支持している。第二ピストン１１４の側面１３０にはシール部材１３２，１３２が設けられている。
【００６６】
第二シリンダ本体１２６の外側には、第二蓋部材１３６が固定されている。第二蓋部材１３６の内面には、第二吸入空間１４２と第二吐出空間１４６とが形成されている。第二吸入空間１４２は第二吸入孔１４４を介して二次側サイクル７の二次側配管３３と連通している。第二吐出空間１４６は第二吐出孔１４８を介して二次側サイクル７の二次側配管３３と連通している。
第二シリンダ本体１２６と第二蓋部材との間には、第二弁部材１３８が取り付けられており、この第二蓋部材１３６と第二弁部材１３８とにより、第二シリンダ本体１２６の外側開口が封止されている。第二蓋部材１３６、第二弁部材１３８、第二シリンダ本体１２６の内面１２８および第二ピストン１１４の縮径部１１８とで包囲される第二圧縮室１４０が形成されている。
第二弁部材１３８には、第二圧縮室１４０と第二吐出空間１４６とを連通する吐出孔１５０と、第二圧縮室１４０と第二吸入空間１４２とを連通する吸入孔１５２とが設けられている。吐出孔１５０の吐出空間１４６側は、弁１５４で覆われている。吸入孔１５２の第二圧縮室１４０側は、弁１５６により覆われている。
【００６７】
キャン（管状部材）１５７は、円筒状をし、シャフト１０９を、それと間隔を置いて覆うように配置されている。キャン１５７は、例えばステンレス、インバー等の非磁性体材料で構成されている。
キャン１５７の両端部は、第一支持部材１５９と第二支持部材１６０とに取り付けられている。支持部材１５９は、第一シリンダ本体１２５の内方フランジ１３３に固定され、支持部材１６０は、第二シリンダ本体１２６の内方フランジ１３４に固定されているので、キャン１５７は第一シリンダ部１２１と第二シリンダ部１２２とに支持されていることになる。これら第一シリンダ部１２１と第二シリンダ部１２２とキャン１５７とで、密閉空間を形成することになる。
【００６８】
駆動手段１０７には、リニアモータ１６１を採用している。シャフト１０９の大径部１１５の一端側（第一ピストン１１３側）に第一永久磁石１６３が、他端側（第二ピストン１１４側）に第二永久磁石１６５が取り付けられている。これら第一永久磁石１６３と第二永久磁石１６５とでリニアモータ１６１の被駆動部が構成されている。
第一永久磁石１６３と第二永久磁石１６５とは、それぞれ希土類で形成されており、外径がキャン１５７の内径と略等しいドーナツ形をしている。
第一永久磁石１６３と第二永久磁石１６５とは、シャフト１０９への取り付け状態で、対向する第一永久磁石１６３の他端側面１６３ａと第二永久磁石１６５の一端側面１６５ａとが同じ極性（例えば、図７に示すようにＳ極）を有するように取り付けられている。
【００６９】
リニアモータ１６１の駆動部１６７には、それぞれキャン１５７の外側に等間隔あけて、一端側から見て第一コイル１６９と、第二コイル１７１と、第三コイル１７３とが設けられている。
第一コイル１６９と、第二コイル１７１と、第三コイル１７３とは、相互に対向する面が同じ極性を有するように巻線されるか、または制御されている。例えば、図７に示すように、第一コイル１６９の他端側面１６９ｂと第二コイル１７１の一端側面１７１ａとがＮ極に、第二コイル１７１の他端側面１７１ｂと第三コイル１７３の一端側面１７３ａとがＳ極になるように構成されている。そして、例えば巻線への電流の流れを逆にすると、第一コイル１６９の他端側面１６９ｂと第二コイル１７１の一端側面１７１ａとがＳ極に、第二コイル１７１の他端側面１７１ｂと第三コイル１７３の一端側面１７３ａとがＮ極になる。
【００７０】
以上説明した本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１の動作について説明する。
この冷媒搬送ポンプ１は、例えば暖房時で１０ＭＰａ、冷房時で４ＭＰａ程度の圧力をもって、二次側サイクル７の二次側配管３３内を搬送される例えば二酸化炭素からなる冷媒を吸入して０．３〜０．５ＭＰａ程度昇圧して吐出するものである。
【００７１】
図７は、第二ピストン１１４が他端側（図７において右側）へ移動して、第二ピストン１１４により第二圧縮室１４０に吸入された冷媒が第二吐出孔１４８を通って、二次側サイクル７の二次側配管３３に吐出された状態を示している。
図７の状態からリニアモータ１６１の駆動部１６７の電流が切り替わると、第一コイル１６９の他端側面１６９ｂと第二コイル１７１の一端側面１７１ａとがＳ極に、第二コイル１７１の他端側面１７１ｂと第三コイル１７３の一端側面１７３ａとがＮ極になる。こうなると、第一コイル１６９の他端側面１６９ｂのＳ極が、第一永久磁石１６３の一端側面１６３ａのＮ極を引きつけ、第二コイル１７１の一端側面１７１ａのＳ極が第一永久磁石１６３の他端側面１６３ｂのＳ極と反発して、シャフト１０９を一端側へ移動させようとする力が作用する。これは、第二永久磁石１６５においても同様にシャフト１０９を一端側へ移動させようとする力が作用する。このような力により、シャフト１０９は一端側へ移動し始める。
【００７２】
シャフト１０９と共に第二ピストン１１４が一端側へ動き始めると、第二弁部材１３８の弁１５４が閉じ、第二圧縮室１４０と第二吐出空間１４６との連通が断たれる。同時に、第二弁部材１３８の弁１５６が開いて、第二圧縮室１４０と第二吸入空間１４２とを連通させるので、第二圧縮室１４０に、吸入孔１４４、第二吸入空間１４２および第二吸入孔１５２を経由して、二次側配管３３から冷媒が吸入される。
【００７３】
一方、同時に第一ピストン１１３が一端側へ移動しているので、第一弁部材１３７の弁１５５が閉じ、第一圧縮室１３９と第一吸入空間１４１との連通が断たれる。同時に、第一弁部材１３７の弁１５３が開いて、第一圧縮室１３９と第一吐出空間１４５とを連通させる。これにより、冷媒は、第一圧縮室１３９から、吐出孔１４９、第一吐出空間１４５および第一吐出孔１４７を経由して二次側サイクル７の二次側配管３３に連続的に吐出される。
【００７４】
そして、第一永久磁石１６３の一端側面１６３ａが、第一コイル１６９の他端側面１６９ｂに到るタイミングで、リニアモータ１６１の駆動部１６７の例えば電流の流れる方向を切り替えると、図７に示すような極性関係となる。こうすると、駆動部１６７と被駆動部との極性の関係で、シャフト１０９は、他端側へ移動し始め、上述と逆の動作が行われる。
すなわち、第一弁部材１３７の弁１５３が閉じ、第一圧縮室１３９と第一吐出空間１４５との連通が断たれる。同時に、第一弁部材１３７の弁１５５が開いて、第一圧縮室１３９と第一吸入空間１４１とを連通させるので、第一圧縮室１３９に、吸入孔１４３、第一吸入空間１４１および第一吸入孔１５１を経由して、二次側配管３３から冷媒が吸入される。
【００７５】
一方、同時に第二ピストン１１４が他端側へ移動しているので、第二弁部材１３８の弁１５６が閉じ、第二圧縮室１４０と第二吸入空間１４２との連通が断たれる。同時に、第二弁部材１３８の弁１５４が開いて、第二圧縮室１４０と第二吐出空間１４６とを連通させる。これにより、冷媒は、第二圧縮室１４０から、吐出孔１５０、第二吐出空間１４６および第二吐出孔１４８を経由して二次側サイクル７の二次側配管３３に連続的に吐出される。
【００７６】
このように、第一ピストン１１３が冷媒を第一圧縮室１３９から二次側配管３３に吐出する場合、第二圧縮室１４０に二次側配管３３から吸入される冷媒が第一ピストン１１３に対する背圧を構成し、第二ピストン１１４が冷媒を第一圧縮室１４０から二次側配管３３に吐出する場合、第一圧縮室１３９に二次側配管３３から吸入される冷媒が第二ピストン１１４に対する背圧を構成する。このようにピストン部材１０３の両端にかかる荷重は略バランスするので、暖房時のような超臨界状態にある高圧の冷媒を扱う場合でも、差圧分の駆動力でピストン部材１０３をバランスよく滑らかに移動させることができ、かつ、駆動力の変動がなく、バランスのよい運転ができる。
【００７７】
また、第一圧縮室１３９と第二圧縮室１４０とのいずれか一方が常時冷媒を吸入しているので、冷媒の吸入が断続的なものに比べて、同じ吸入量を維持する場合には、冷媒の吸入速度が低下することになる。このように、冷媒の吸入速度が低下すると、冷媒が吸入される時に、摩擦や流路抵抗等により生じる圧力ロスが低減できるので、冷房運転時のように、相変化し易い冷媒を搬送する場合でも、液体と気体との二層に分離して圧縮できないという事態を防止することができる。
【００７８】
さらに、リニアモータ１６１の駆動部１６７を構成する第一コイル１６９、第二コイル１７１、および第三コイル１７３の極性を変化させることにより、上述の動作が繰り返され、冷媒は第一吐出孔１５３と第二吐出孔１５４とから交互にではあるが、常時連続的に二次側サイクル７の二次側配管３３に吐出される。
したがって、二次側配管３３への吐出量は常時略一定になるので、二次側配管３３を搬送される冷媒が周期的に増減を繰り返すことがない。これにより、室内熱交換器３１を流れる冷媒は、脈動しないので、室内側における熱交換が安定して行える。
【００７９】
さらに、暖房運転時に超臨界状態で搬送される冷媒は、潤滑油に比べて密度が小さいため潤滑油を搬送できないが、駆動手段としてリニアモータ１６１を採用し、第一シリンダ部１２１と、第二シリンダ部１２２と、キャン１５７とにより形成される冷媒の密閉空間内には、回転部分が存在しないので、十分な潤滑ができなくても長期間に亘り安定した稼動が行える。
【００８０】
第一シリンダ部１２１と、第二シリンダ部１２２と、キャン１５７とで密閉空間を形成しているので、例えば暖房時の高圧な冷媒が、第一シリンダ本体１２５と第一ピストン１１３との間および第二シリンダ本体１２６と第二ピストン１１４との間のシールから漏れても、冷媒はキャン１５７により外部に漏れることがない。したがって、冷媒を補給することなく長期間稼動できるし、周囲の環境へ悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００８１】
なお、第一ピストン１２１の側面１２９と第二ピストン１２２の側面１３０とに、図３および図４に示す突起部１０３を設けて、それぞれ第一シリンダ本体１２５の内面１２７あるいは第二シリンダ本体１２６の内面１２８との隙間に入る冷媒の動圧を増加させて、相互の接触を防止するようにしてもよい。
また、図１１に示すように、シャフト１０９の一端側をリニアガイド２１１で、他端側をリニアガイド２１２で支持するようにしてもよい。このようにすると、シャフト１０９がリニアガイド２１１，２１２で支持されるので、半径方向にずれることがなくなるので、第一ピストン１２１と第一シリンダ本体１２５との接触および第二ピストン１２２と第二シリンダ本体１２６との接触を防止できる。
【００８２】
また、第一ピストン１２１の側面１２９と第二ピストン１２２の側面１３０とを図５および図６に示す構造として、シール効果を増強してもよい。
【００８３】
以下、本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプの作用・効果について説明する。
本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１によれば、駆動手段１０７により、シャフト１０９が一方側に駆動されると、一方側の第一圧縮室１３９から第一吐出孔１４７を経由して冷媒が吐出され、同時に他方側の第二圧縮室１４０に冷媒が吸入される。そして、駆動手段１０７によりシャフト１０９が反対方向に駆動されると、前述とは逆に、冷媒は他方側の第二圧縮室１４０から吐出され、同時に一方の第一圧縮室１３９に吸入される。これを繰り返すことにより、冷媒は冷媒搬送ポンプ１に連続的に吸入され、かつ連続的に吐出されることになる。
このように、冷媒の吸入と吐出とが連続的に行われると、常時吐出時の大きな荷重と吸入時の小さな荷重とがかかることになるので、駆動力の変動を低減できる。また、冷媒は常時所要量が連続的に、すなわち供給量の多い部分と少ない部分との差が少ない（脈動が少ない）状態で二次側サイクル７の二次側配管３３に供給されるので、二次側サイクル７での熱交換を安定して行うことができる。
また、例えば、ピストンの面積とストロークとが同じであれば、圧縮室が１個のポンプに比べて２倍の吸入容積となる。そして、冷媒の吸入量が同じであれば、冷媒の吸入速度すなわち単位時間当たりの吸入量は、圧縮室が１個のポンプの半分となる。このように、冷媒の吸入速度が低減されると、冷媒が吸入される際に摩擦や流路抵抗等の要因で生じる圧力ロスを低減できる。したがって、冷媒が吸入される際の圧力ロスを低減できるので、例えば相変化時の潜熱として熱搬送される冷房運転時に、圧縮室での圧力が低下し、液体と気体との二層に分離して圧縮できなくなるという事態を防止することができる。
【００８４】
また、本実施形態の冷媒搬送ポンプ１によれば、駆動手段としてリニアモータ１６１を採用し、キャン１５７の外側にリニアモータ１６１の駆動部１６７を設けているので、第一シリンダ部１２１、第二シリンダ部１２２およびキャン１５７で形成される空間内には回転部分を無くすことができる。このため、冷媒搬送ポンプ１では十分な潤滑が必要とされないので、暖房運転時に超臨界状態で搬送される冷媒のように密度差のため潤滑油を搬送できない状態があっても冷媒搬送ポンプ１の機能に影響しない。したがって、冷媒搬送ポンプは、長期間に亘り安定した稼動を行うことができる。
また、シャフト１０９を覆うように第一シリンダ部１２１と第二シリンダ部１２２とにキャン１５７を取り付けているので、第一シリンダ部１２１と、第二シリンダ部１２２と、キャン１５７とで密閉空間が形成される。このため、第一シリンダ部１２１と第一ピストン１１３との間および第二シリンダ部１２２と第二ピストン１１４との間のシールから漏れた冷媒がキャン１５７により外部に漏れるのを阻止されるので、冷媒を補給することなく長期間稼動できるし、周囲の環境へ悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００８５】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１について、図８〜図１０を用いて説明する。
本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１を用いた空気調和機３は、第一実施形態で説明したものと同じであるので、その説明は省略する。
また、本実施形態における冷媒搬送ポンプ１は、駆動手段１０７の構成およびキャン１５７に補強部材としてスリーブを設けた点が、前述の第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第二実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００８６】
駆動手段１０７には、リニアモータ１８１を採用している。リニアモータ１８１には、駆動部１８３と被駆動部１８５とが設けられている。
被駆動部１８５には、シャフト１０９の大径部１１５の一端側（第一ピストン１１３側）に取り付けられた第一内永久磁石群１８７と、他端側（第二ピストン１１４側）に取り付けられた第二内永久磁石群１８８と、が設けられている。
第二内永久磁石群１８８は、図９に示すように大径部１１５の周囲に等間隔あけて取り付けられた４個の永久磁石１９０で構成されている。１個の永久磁石１９０は、半径方向で極性が異なる（一端がＮ極なら他端がＳ極）ように、また、隣接する永久磁石１９０の外側端の極性は相互に異なる（ある１個の外端部がＮ極なら隣接する２個の外端部はＳ極）ように取り付けられている。
【００８７】
第一内永久磁石群１８７も、第二内永久磁石群１８８と同様に配置された４個の永久磁石１８９で構成されている。第一内永久磁石群１８７の永久磁石１８９と第二内永久磁石群１８８の永久磁石１９０とは、周方向の位相が同じ、すなわち軸方向で重なる位置に取り付けられている。そして、軸方向で重なる位置にある第一内永久磁石群１８７の永久磁石１８９と第二内永久磁石群１８８の永久磁石１９０とは、外端部の極性が相互に異なるように構成されている。
【００８８】
リニアモータ１８１の駆動部１８３には、駆動源となる汎用モータ１９１と、汎用モータ１９１の回転軸１９２に取り付けられ回転運動を往復運動に変換するクランク１９３と、クランク１９３に取り付けられた作用部１９５とが設けられている。
作用部１９５には、シャフト１０９と同一軸心の円筒形状をしたアウターカップリング１９６と、アウターカップリング１９６の一端側（第一ピストン１１３側）に取り付けられた第一外永久磁石群１９７と、アウターカップリング１９６の他端側（第二ピストン１１４側）に取り付けられた第二外永久磁石群１９８と、が設けられている。
【００８９】
第二外永久磁石群１９８は、図９に示すようにアウターカップリング１９６の内周側に等間隔あけて取り付けられた４個の永久磁石２００で構成されている。１個の永久磁石２００は、半径方向で極性が異なる（一端がＮ極なら他端がＳ極）ように、また、隣接する永久磁石２００の内側端の極性は相互に異なる（ある１個の内側端がＮ極なら隣接する２個の外端部はＳ極）ように取り付けられている。
【００９０】
第一外永久磁石群１９７も、第二外永久磁石群１９８と同様に配置された４個の永久磁石１９９で構成されている。第一外永久磁石群１９７の永久磁石１９９と第二外永久磁石群１９８の永久磁石２００とは、周方向の位相が同じ、すなわち軸方向で重なる位置に取り付けられている。そして、軸方向で重なる位置にある第一外永久磁石群１９７の永久磁石１８９と第二外永久磁石群１９８の永久磁石２００とは、内側端の極性が相互に異なるように構成されている。
【００９１】
アウターカップリング１９６は、第二内永久磁石群１８８の各永久磁石１９０と第一外永久磁石群１９８の各永久磁石２００とが、キャン１５７を挟んで対向ように配置されている。また、永久磁石１９０と永久磁石２００との対向する端部は、異なる極性（一方がＮ極なら他方はＳ極）とされ、お互いに引きつけあっている。このような関係にある永久磁石１９０と永久磁石２００との組をマグネットカップリングと称される。
第一内永久磁石群１８７の各永久磁石１８９と第一外永久磁石群１９７の各永久磁石１９９とは、同様にキャン１５７を挟んで異なる極性同士が対向して配置され、お互いに引きつけあっている。
【００９２】
このように、シャフト１０９は、周方向で等間隔に配置された４箇所で、アウターカップリング１９６により半径方向へ引っ張られているので、相互の引っ張り力が打ち消されて、中心位置を維持できることになる。
本実施例では、磁力の流れ２０５のバランスをも考慮して４箇所としているが、３箇所以上であれば、シャフト１０９を中心位置に維持する機能は奏することになる。
【００９３】
キャン１５７の外周側に、厚肉の円筒形状をしたスリーブ２０１が設けられている。スリーブ２０１は、その内周がキャン１５７に接するように第一フランジ１５９と第二フランジ１６０とに取り付けられている。
スリーブ２０１は、キャン１５７の強度を補強する機能を有している。このため、キャン１５７は超臨界状態という高圧を受けるにも拘わらず高い強度を必要としないので、厚さを薄くしている。
スリーブの周面には、周方向に等間隔あけて４箇所に、軸方向に延在する穴部２０３が打抜かれている。この穴部２０３に、アウターカップリング１９６に取り付けられた第一外永久磁石群１９７と第二外永久磁石群１９８とが、挿入され、キャン１５７に近接して配置されている。穴部２０３の軸方向長さは、アウターカップリング１９６が軸方向に移動する距離より大きくされている。
【００９４】
クランク１９３は、汎用モータ１９１の回転軸１９２と、アウターカップリング１９６とを連結して、回転軸１９２の回転を変換して、アウターカップリング１９６を軸方向に往復動させる機能を果たすものである。
【００９５】
以上説明した本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１の動作について説明する。
この冷媒搬送ポンプ１は、例えば暖房時で１０ＭＰａ、冷房時で４ＭＰａ程度の圧力をもって、二次側サイクル７の二次側配管３３内を搬送される例えば二酸化炭素からなる冷媒を吸入して０．３〜０．５ＭＰａ程度昇圧して吐出するものである。
【００９６】
アウターカップリング１９６に取り付けられた第一外永久磁石群１９７と第二外永久磁石群１９８とは、それぞれ第一内永久磁石群１８７と第二内永久磁石群１８８とマグネットカップリングを形成してので、磁力により恰も一体物として機能する。
したがって、アウターカップリング１９６の軸方向移動に伴って、第一内永久磁石群１８７と第二内永久磁石群１８８とが固定されたシャフト１０９が一体的に移動することになる。
しかも、キャン１５７の厚さが薄くされているので、第一外永久磁石群１９７と第二外永久磁石群１９８とは、それぞれ第一内永久磁石群１８７と第二内永久磁石群１８８とにより近接して配置されることになって、両者を引き付ける磁力は増加されている。このため、一体物としての機能を増強でき、あるいは、同じ能力であれば装置を小型化できる。
【００９７】
図８は、第二ピストン１１４が他端側（図８において右側）へ移動して、第二ピストン１１４により第二圧縮室１４０に吸入された冷媒が第二吐出孔１４８を通って、二次側サイクル７の二次側配管３３に吐出された状態を示している。
この状態から、冷媒搬送ポンプ１の動作を説明する。汎用モータ１９１が起動して、回転軸１９２が回転する。これに伴いクランク１９３が、回転軸１９２の回転運動を直線運動に変換してアウターカップリング１９６を一端側へ移動させる。
【００９８】
アウターカップリング１９６に取り付けられた第一外永久磁石群１９７と第二外永久磁石群１９８とは、それぞれ第一内永久磁石群１８７と第二内永久磁石群１８８とは、前述のように磁力により一体とされているので、アウターカップリング１９６の一端側への移動に伴い第一内永久磁石群１８７と第二内永久磁石群１８８が固定されたシャフト１０９が一端側へ移動する。シャフト１０９が移動すると、シャフト１０９に固定された第二ピストン１１４が移動する。
【００９９】
第二ピストン１１４が一端側へ動き始めると、第二弁部材１３８の弁１５４が閉じ、第二圧縮室１４０と第二吐出空間１４６との連通が断たれる。同時に、第二弁部材１３８の弁１５６が開いて、第二圧縮室１４０と第二吸入空間１４２とを連通させるので、第二圧縮室１４０に、吸入孔１４４、第二吸入空間１４２および第二吸入孔１５２を経由して、二次側配管３３から冷媒が吸入される。
【０１００】
)
一方、同時に第一ピストン１１３が一端側へ移動しているので、第一弁部材１３７の弁１５５が閉じ、第一圧縮室１３９と第一吸入空間１４１との連通が断たれる。同時に、第一弁部材１３７の弁１５３が開いて、第一圧縮室１３９と第一吐出空間１４５とを連通させる。これにより、冷媒は、第一圧縮室１３９から、吐出孔１４９、第一吐出空間１４５および第一吐出孔１４７を経由して二次側サイクル７の二次側配管３３に連続的に吐出される。
【０１０１】
回転軸１９２が半回転すると、アウターカップリング１９６が最も一端側に近づき、回転軸１９２がさらに回転すると、アウターカップリング１９６は、一端側から他端側へ移動し始める。これに伴いシャフト１０９は、他端側へ移動し始める。
【０１０２】
シャフト１０９が他端側へ移動すると、第一弁部材１３７の弁１５３が閉じ、第一圧縮室１３９と第一吐出空間１４５との連通が断たれる。同時に、第一弁部材１３７の弁１５５が開いて、第一圧縮室１３９と第一吸入空間１４１とを連通させるので、第一圧縮室１３９に、吸入孔１４３、第一吸入空間１４１および第一吸入孔１５１を経由して、二次側配管３３から冷媒が吸入される。
【０１０３】
一方、同時に第二ピストン１１４が他端側へ移動しているので、第二弁部材１３８の弁１５６が閉じ、第二圧縮室１４０と第二吸入空間１４２との連通が断たれる。同時に、第二弁部材１３８の弁１５４が開いて、第二圧縮室１４０と第二吐出空間１４６とを連通させる。これにより、冷媒は、第二圧縮室１４０から、吐出孔１５０、第二吐出空間１４６および第二吐出孔１４８を経由して二次側サイクル７の二次側配管３３に連続的に吐出される。
【０１０４】
このように、第一ピストン１１３が冷媒を第一圧縮室１３９から二次側配管３３に吐出する場合、第二圧縮室１４０に二次側配管３３から吸入される冷媒が第一ピストン１１３に対する背圧を構成し、第二ピストン１１４が冷媒を第一圧縮室１４０から二次側配管３３に吐出する場合、第一圧縮室１３９に二次側配管３３から吸入される冷媒が第二ピストン１１４に対する背圧を構成する。このようにピストン部材１０３の両端にかかる荷重は略バランスするので、暖房時のような超臨界状態にある高圧の冷媒を扱う場合でも、差圧分の駆動力でピストン部材１０３をバランスよく滑らかに移動させることができ、かつ、駆動力の変動がなく、バランスのよい運転ができる。
【０１０５】
また、第一圧縮室１３９と第二圧縮室１４０とのいずれか一方が常時冷媒を吸入しているので、冷媒の吸入が断続的なものに比べて、同じ吸入量を維持する場合には、冷媒の吸入速度が低下することになる。このように、冷媒の吸入速度が低下すると、冷媒が吸入される時に、摩擦や流路抵抗等により生じる圧力ロスが低減できるので、冷房運転時のように、相変化し易い冷媒を搬送する場合でも、液体と気体との二層に分離して圧縮できないという事態を防止することができる。
【０１０６】
さらに、汎用モータ１９１により回転軸１９２を回転させることにより、上述の動作が繰り返され、冷媒は第一吐出孔１５３と第二吐出孔１５４とから交互にではあるが、常時連続的に二次側サイクル７の二次側配管３３に吐出される。
したがって、二次側配管３３への吐出量は常時略一定になるので、二次側配管３３を搬送される冷媒が周期的に増減を繰り返すことがない。これにより、室内熱交換器３１を流れる冷媒は、脈動しないので、室内側における熱交換が安定して行える。
【０１０７】
また、リニアモータ１８１の駆動部１８３を構成する部材が、汎用モータ１９１、クランク１９３および永久磁石１８９，１９０，１９９，２００と汎用部材で安価なものであるので、装置全体としても安価に製造できる。さらに、外部の接近しやすいところにあるので、メンテナンスが容易にできる。また、さらに、永久磁石１８９，１９０，１９９，２００を利用しているため、うず電流の発生が少なくなるので、リニアモータ１８１の周辺の部材について、使用材料の制限を緩和できる。
【０１０８】
さらに、暖房運転時に超臨界状態で搬送される冷媒は、潤滑油に比べて密度が小さいため潤滑油を搬送できないが、駆動手段としてリニアモータ１８１を採用し、第一シリンダ部１２１と、第二シリンダ部１２２と、キャン１５７とにより形成される冷媒の密閉空間内には、回転部分が存在しないので、十分な潤滑ができなくても長期間に亘り安定した稼動が行える。
【０１０９】
第一シリンダ部１２１と、第二シリンダ部１２２と、キャン１５７とで密閉空間を形成しているので、例えば暖房時の高圧な冷媒が、第一シリンダ本体１２５と第一ピストン１１３との間および第二シリンダ本体１２６と第二ピストン１１４との間のシールから漏れても、冷媒はキャン１５７により外部に漏れることがない。したがって、冷媒を補給することなく長期間稼動できるし、周囲の環境へ悪影響を及ぼすことがことを防止できる。
【０１１０】
なお、第一ピストン１２１の側面１２９と第二ピストン１２２の側面１３０とに、図３および図４に示す突起部１０３を設けて、それぞれ第一シリンダ本体１２５の内面１２７あるいは第二シリンダ本体１２６の内面１２８との隙間に入る冷媒の動圧を増加させて、相互の接触を防止するようにしてもよい。
また、第一ピストン１２１の側面１２９と第二ピストン１２２の側面１３０とを図５および図６に示す構造として、シール効果を増強してもよい。
【０１１１】
以下、本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプの作用・効果について説明する。
上述した第二実施形態で得ることのできる作用・効果の他に、以下のような作用・効果を得ることができる。
すなわち、キャン１５７を外側から覆うように、第一シリンダ部１２１と第二シリンダ部１２２とにスリーブ２０１を取り付けているので、スリーブ２０１がキャン１５７の強度を補強する。このため、キャン１５７は超臨界圧という高圧を受けるにも拘わらず高い強度を必要しないので、厚さを薄くできる。
したがって、スリーブ２０１に設けられた穴部２０３に配置されたリニアモータ１８１の駆動部１８３を構成する作用部１９６と、シャフト１０９に取り付けられたリニアモータ１８１の被駆動部１８５との間隔が短縮されるので、作用部１９６が被駆動部１８５に与える磁力が強くなる。このため、リニアモータ１８１の駆動力を増強することができ、小型化できる。
【０１１２】
また、リニアモータ１８１の駆動部１８３は、汎用モータ１９１と、回転を往復運動に変換するクランク１９３と、永久磁石１８９，１９０，１９９，２００とで主として構成されているので、各構成要素が安価で、全体として安価に製造できるし、メンテナンスも容易に行うことができる。
また、作用部１９６として永久磁石１８９，１９０，１９９，２００を採用しているので、磁界変動に伴う、うず電流の発生が少なくなる。このため、周辺の部材について使用材料の制限が緩和され、設計の自由度を増加できる。
【０１１３】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図１２を用いて説明する。
本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１を用いた空気調和機３は、第一実施形態で説明したものと同じであるので、その説明は省略する。
また、本実施形態における冷媒搬送ポンプ１は、ピストン部材１０３のシャフト１０９の構造および駆動手段１０７の構成が、前述の第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第二実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【０１１４】
ピストン部材１０３には、シャフト１０９と、シャフト１０９の一端部１１１に固定された第一ピストン１１３と、シャフト１０９の他端部１１２に固定された第二ピストン１１４とが備えられている。
シャフト１０９は、４本の棒状部材２２１で構成されている。４本の棒状部材２２１は、第一ピストン１１３の軸心と同じ軸心を有する円周上に等間隔に配置されている。
棒状部材２２１は、両端部がそれぞれ第一ピストン１１３と第二ピストン１１４とに固定されており、長手方向中央部に大径部２２３が設けられている。
【０１１５】
キャン（管状部材）２２５は、円筒状をし、各棒状部材２２１を、それと間隔を置いて覆うように配置されている。キャン２２５は、例えばステンレス、インバー等の非磁性体材料で構成されている。
第一支持部材１５９にはキャン２２５取付け用の穴部２２７が設けられている。第二支持部材１６０にも、穴部２２７と対向する位置に穴部２２８が設けられている。キャン２２５の両端部は、第一支持部材１５９の穴部２２７と第二支持部材１６０の穴部２２８とに取り付けられている。支持部材１５９は、第一シリンダ本体１２５の内方フランジ１３３に固定され、支持部材１６０は、第二シリンダ本体１２６の内方フランジ１３４に固定されているので、キャン１５７は第一シリンダ部１２１と第二シリンダ部１２２とに支持されていることになる。これら第一シリンダ部１２１と第二シリンダ部１２２とキャン１５７とで、密閉空間を形成することになる。
【０１１６】
駆動手段１０７には、リニアモータ２３１を採用している。各棒状部材２２１の大径部２２３の一端側（第一ピストン１１３側）に第一永久磁石２３３が、他端側（第二ピストン１１４側）に第二永久磁石２３５が取り付けられている。これら第一永久磁石２３３と第二永久磁石２３５との組が４組でリニアモータ２３１の被駆動部が構成されている。
第一永久磁石２３３と第二永久磁石２３５とは、それぞれ希土類で形成されており、外径がキャン２２５の内径と略等しいドーナツ形をしている。
第一永久磁石１６３と第二永久磁石１６５とは、棒状部材２２１への取り付け状態で、対向する第一永久磁石２３３の他端側面２３３ａと第二永久磁石２３５の一端側面２３５ａとが同じ極性（例えば、図１２に示すようにＳ極）を有するように構成されている。
【０１１７】
リニアモータ２３１の駆動部２３７には、それぞれ各キャン２２５の外側に等間隔あけて、一端側から見て第一コイル２３９と、第二コイル２４１と、第三コイル２４３とが設けられている。
第一コイル２３９と、第二コイル２４１と、第三コイル２４３とは、相互に対向する面が同じ極性を有するように巻線されるか、または制御されている。例えば、図１２に示すように、第一コイル２３９の他端側面２３９ｂと第二コイル２４１の一端側面２４１ａとがＮ極に、第二コイル２４１の他端側面２４１ｂと第三コイル２４３の一端側面２４３ａとがＳ極になるように構成されている。そして、例えば巻線への電流の流れを逆にすると、第一コイル２３９の他端側面２３９ｂと第二コイル２４１の一端側面２４１ａとがＳ極に、第二コイル２４１の他端側面２４１ｂと第三コイル２４３の一端側面２４３ａとがＮ極になる。
【０１１８】
以上説明した本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１の動作について説明する。
この冷媒搬送ポンプ１は、例えば暖房時で１０ＭＰａ、冷房時で４ＭＰａ程度の圧力をもって、二次側サイクル７の二次側配管３３内を搬送される例えば二酸化炭素からなる冷媒を吸入して０．３〜０．５ＭＰａ程度昇圧して吐出するものである。
【０１１９】
図１２は、第二ピストン１１４が他端側（図１２において右側）へ移動して、第二ピストン１１４により第二圧縮室１４０に吸入された冷媒が第二吐出孔１４８を通って、二次側サイクル７の二次側配管３３に吐出された状態を示している。
図１２の状態からリニアモータ２３１の駆動部２３７の電流が切り替わると、各第一コイル２３９の他端側面２３９ｂと各第二コイル２４１の一端側面２４１ａとがＳ極に、各第二コイル２４１の他端側面２４１ｂと各第三コイル２４３の一端側面２４３ａとがＮ極になる。こうなると、各第一コイル２３９の他端側面２３９ｂのＳ極が、各第一永久磁石２３３の一端側面２３３ａのＮ極を引きつけ、各第二コイル２４１の一端側面２４１ａのＳ極が各第一永久磁石２３３の他端側面２３３ｂのＳ極と反発して、それぞれ各棒状部材２２１を一端側へ移動させようとする力が作用する。これは、各第二永久磁石２３５においても同様に各棒状部材２２１を一端側へ移動させようとする力が作用する。このような力により、棒状部材２２１で構成されたシャフト１０９は一端側へ移動し始める。
【０１２０】
シャフト１０９と共に第二ピストン１１４が一端側へ動き始めると、第二弁部材１３８の弁１５４が閉じ、第二圧縮室１４０と第二吐出空間１４６との連通が断たれる。同時に、第二弁部材１３８の弁１５６が開いて、第二圧縮室１４０と第二吸入空間１４２とを連通させるので、第二圧縮室１４０に、吸入孔１４４、第二吸入空間１４２および第二吸入孔１５２を経由して、二次側配管３３から冷媒が吸入される。
【０１２１】
)
一方、同時に第一ピストン１１３が一端側へ移動しているので、第一弁部材１３７の弁１５５が閉じ、第一圧縮室１３９と第一吸入空間１４１との連通が断たれる。同時に、第一弁部材１３７の弁１５３が開いて、第一圧縮室１３９と第一吐出空間１４５とを連通させる。これにより、冷媒は、第一圧縮室１３９から、吐出孔１４９、第一吐出空間１４５および第一吐出孔１４７を経由して二次側サイクル７の二次側配管３３に連続的に吐出される。
【０１２２】
そして、各第一永久磁石２３３の一端側面２３３ａが、各第一コイル２３９の他端側面２３９ｂに到るタイミングで、リニアモータ２３１の駆動部２３７の例えば電流の流れる方向を切り替えると、図１２に示すような極性関係となる。こうすると、駆動部２３７と被駆動部との極性の関係で、シャフト１０９は、他端側へ移動し始め、上述と逆の動作が行われる。
すなわち、第一弁部材１３７の弁１５３が閉じ、第一圧縮室１３９と第一吐出空間１４５との連通が断たれる。同時に、第一弁部材１３７の弁１５５が開いて、第一圧縮室１３９と第一吸入空間１４１とを連通させるので、第一圧縮室１３９に、吸入孔１４３、第一吸入空間１４１および第一吸入孔１５１を経由して、二次側配管３３から冷媒が吸入される。
【０１２３】
一方、同時に第二ピストン１１４が他端側へ移動しているので、第二弁部材１３８の弁１５６が閉じ、第二圧縮室１４０と第二吸入空間１４２との連通が断たれる。同時に、第二弁部材１３８の弁１５４が開いて、第二圧縮室１４０と第二吐出空間１４６とを連通させる。これにより、冷媒は、第二圧縮室１４０から、吐出孔１５０、第二吐出空間１４６および第二吐出孔１４８を経由して二次側サイクル７の二次側配管３３に連続的に吐出される。
【０１２４】
このように、第一ピストン１１３が冷媒を第一圧縮室１３９から二次側配管３３に吐出する場合、第二圧縮室１４０に二次側配管３３から吸入される冷媒が第一ピストン１１３に対する背圧を構成し、第二ピストン１１４が冷媒を第一圧縮室１４０から二次側配管３３に吐出する場合、第一圧縮室１３９に二次側配管３３から吸入される冷媒が第二ピストン１１４に対する背圧を構成する。このようにピストン部材１０３の両端にかかる荷重は略バランスするので、暖房時のような超臨界状態にある高圧の冷媒を扱う場合でも、差圧分の駆動力でピストン部材１０３をバランスよく滑らかに移動させることができ、かつ、駆動力の変動がなく、バランスのよい運転ができる。
【０１２５】
また、第一圧縮室１３９と第二圧縮室１４０とのいずれか一方が常時冷媒を吸入しているので、冷媒の吸入が断続的なものに比べて、同じ吸入量を維持する場合には、冷媒の吸入速度が低下することになる。このように、冷媒の吸入速度が低下すると、冷媒が吸入される時に、摩擦や流路抵抗等により生じる圧力ロスが低減できるので、冷房運転時のように、相変化し易い冷媒を搬送する場合でも、液体と気体との二層に分離して圧縮できないという事態を防止することができる。
【０１２６】
さらに、リニアモータ２３１の駆動部２３７を構成する各第一コイル２３９、各第二コイル２４１、および各第三コイル２４３の極性を変化させることにより、上述の動作が繰り返され、冷媒は第一吐出孔１５３と第二吐出孔１５４とから交互にではあるが、常時連続的に二次側サイクル７の二次側配管３３に吐出される。
したがって、二次側配管３３への吐出量は常時略一定になるので、二次側配管３３を搬送される冷媒が周期的に増減を繰り返すことがない。これにより、室内熱交換器３１を流れる冷媒は、脈動しないので、室内側における熱交換が安定して行える。
【０１２７】
さらに、暖房運転時に超臨界状態で搬送される冷媒は、潤滑油に比べて密度が小さいため潤滑油を搬送できないが、駆動手段としてリニアモータ２３１を採用し、第一シリンダ部１２１と、第二シリンダ部１２２と、各キャン２２５とにより形成される冷媒の密閉空間内には、回転部分が存在しないので、十分な潤滑ができなくても長期間に亘り安定した稼動が行える。
【０１２８】
また、シャフトは、４本の棒状部材２２１で構成されているので、各棒状部材２２１の断面積は、ピストン部材１０３の径が同じであれば、小さくなる。棒状部材２２１の断面積が小さくなると、それを覆うキャン２２５の径を小さくできるので、キャン２２５の耐圧強度が向上する。同じ圧力を受けるとすると、シャフト１０９が一本構造のものと比べてキャン２２５の厚さを薄くできる。したがって、キャン２２５の外側に設けられたリニアモータ２２１の駆動部２３７をキャン２２５に接近して配置することができるので、リニアモータ２２１の駆動力を増加することができる。
【０１２９】
さらに、棒状部材２２１は、その軸線が同じ円周上に等間隔あけて４本配置されているので、各棒状部材２２１は点対称の位置関係になる。したがって、駆動力のバランスがよい。
【０１３０】
第一シリンダ部１２１と、第二シリンダ部１２２と、キャン２２５とで密閉空間を形成しているので、例えば暖房時の高圧な冷媒が、第一シリンダ本体１２５と第一ピストン１１３との間および第二シリンダ本体１２６と第二ピストン１１４との間のシールから漏れても、冷媒はキャン１５７により外部に漏れることがない。したがって、冷媒を補給することなく長期間稼動できるし、周囲の環境へ悪影響を及ぼすことを防止できる。
【０１３１】
なお、第一ピストン１２１の側面１２９と第二ピストン１２２の側面１３０とに、図３および図４に示す突起部１０３を設けて、それぞれ第一シリンダ本体１２５の内面１２７あるいは第二シリンダ本体１２６の内面１２８との隙間に入る冷媒の動圧を増加させて、相互の接触を防止するようにしてもよい。
【０１３２】
また、第一ピストン１２１の側面１２９と第二ピストン１２２の側面１３０とを図５および図６に示す構造として、シール効果を増強してもよい。
【０１３３】
以下、本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプの作用・効果について説明する。
本実施形態にかかる冷媒搬送ポンプ１は、前述の第二実施形態で説明したものに加えて、シャフト１０９は、それぞれ第一ピストン１１３と第二ピストン１１４との間を連結する４本の棒状部材２２１で構成されているので、各棒状部材２２１の断面積は小さくなる。棒状部材２２１の断面積が小さくなると、棒状部材２２１を覆うキャン２２５の断面積を小さくできるので、キャン２２５の耐圧強度が向上し、キャン２２５を薄く構成できる。したがって、キャン２２５の外側に設けられたリニアモータ２３１の駆動部２３７をキャン２２５の内部に設けられた非駆動部に接近して配置することができるので、リニアモータ２３１の駆動力を増加することができる。
また、総合的な磁気回路の最適配置を行うことが可能となり、駆動効率を向上することが可能となる。
【０１３４】
なお、本実施形態では、棒状部材２２１は、４本で構成したが、これに限定されるものではなく、複数であればよい。なお、駆動バランスから見て３本以上が望ましく、例えば、４本のように点対称の位置関係になるものがよりのぞましい。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の冷媒搬送ポンプを用いた空気調和機の概略構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる冷媒搬送ポンプを示す断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる冷媒搬送ポンプの一部を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す図３と同様な断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す図３と同様な断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す図３と同様な断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態にかかる冷媒搬送ポンプを示す断面図である。
【図８】本発明の第三実施形態にかかる冷媒搬送ポンプを示す断面図である。
【図９】図８のＸ−Ｘ断面図である。
【図１０】図９のスリーブを示す斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施形態にかかる冷媒搬送ポンプを示す断面図である。
【図１２】本発明の第四実施形態にかかる冷媒搬送ポンプを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  冷媒搬送ポンプ
４５  駆動手段
４７  シャフト
４９  第一ピストン
５０  第二ピストン
６３  第一シリンダ部
６４  第二シリンダ部
７５  第一吐出孔
７６  第二吐出孔
８１  第一圧縮室
８２  第二圧縮室
８５  側面
８６  側面
９２  キャン
９３  吸入孔
１０３  突起部
１０７  駆動手段
１０９  シャフト
１１３  第一ピストン
１１４  第二ピストン
１２１  第一シリンダ部
１２２  第二シリンダ部
１３９  第一圧縮室
１４０  第二圧縮室
１４３  第一吸入孔
１４４  第二吸入孔
１４７  第一吐出孔
１４８  第二吐出孔
１５７  キャン
１６１  リニアモータ
１６７  駆動部
１８１  リニアモータ
１８３  駆動部
１９１  汎用モータ
１９３  クランク
１９６  作用部
２０１  スリーブ
２０３  穴部
２２５  キャン
２３１  リニアモータ
２３７  駆動部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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