(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（７）内に圧縮室（２０）を区画するように往復動可能に嵌装されたピストン（１９）と、上記圧縮室（２０）に連通する吸入弁（２９）及び吐出弁（１４）と、上記シリンダ（７）及びピストン（１９）をピストン（１９）がシリンダ（７）内で往復動するように相対移動させるリニアモータ（２４）とを備え、ピストン（１９）の往復動により、ガスを吸入弁（２９）を介して圧縮室（２０）に吸入した後に圧縮室（２０）から吐出弁（１４）を介して吐出するようにしたリニアレシプロ圧縮機であって、
上記吸入弁（２９）がピストン（１９）に内蔵され、
上記リニアモータ（２４）はピストン（１９）に駆動連結されており、
上記吸入弁（２９）は、ピストン（１９）に圧縮室（２０）と連通するように開口された弁孔（３０）と、
上記弁孔（３０）を開閉する弁体（３１）と、
上記ピストン（１９）にその移動方向に沿って相対移動可能に支持され、かつピストン（１９）の移動に伴い慣性により相対的に移動して弁体（３１）をピストン（１９）の吐出行程時には閉じ、吸入行程時には開くように駆動する慣性部材（３４）とを備えていることを特徴とするリニアレシプロ圧縮機。
【請求項２】
請求項１のリニアレシプロ圧縮機において、
ガスは空気調和機用の冷媒ガスであることを特徴とするリニアレシプロ圧縮機。
【請求項３】
潤滑油を用いないオイルレス又はオイルフリーの圧縮機として使用されるように構成されていることを特徴とする請求項１のリニアレシプロ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダに対しその内部のピストンを相対移動させてガスを圧縮するようにしたリニアレシプロ圧縮機に関し、特に、その吸入弁の配置構造に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のリニアレシプロ圧縮機は、例えば特開平８−２１９０１７号公報に示されるようによく知られている。すなわち、このリニアレシプロ圧縮機は、シリンダ内に圧縮室を区画するピストンと、このピストンをシリンダ内で往復動可能に弾性支持する共振ばねと、ピストンを往復動させるリニアモータとを備え、シリンダの端部に、上記圧縮室に連通していて該圧縮室との圧力差により開閉する吸入弁及び吐出弁が配置されており、リニアモータの駆動によりピストンを圧縮室の容積が増加する方向に移動させる吸入行程時には、吐出弁が閉じかつ吸入弁が開いて、この吸入弁を介して圧縮室にガスを吸入する一方、逆に、ピストンを圧縮室の容積が減少する方向に移動させる吐出行程時には、吸入弁が閉じかつ吐出弁が開いて、この吐出弁を介して圧縮室からガスを吐出するようになされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のリニアレシプロ圧縮機においては、上記のようにシリンダの端部に吸入弁が吐出弁と共に配置されているので、この吐出弁との干渉によって吸入弁の開度を大きくするのに限度がある。このため、ガスの吸入行程では、この吸入弁によって大きな圧力損失が生じるのは避けられず、圧縮機の効率を上げるのに大きな妨げがあった。尚、この従来のリニアレシプロ圧縮機では、シリンダ周りのケーシングに放熱フィンが設けられているものの、リニアモータの冷却は不十分である。
【０００４】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その主たる目的は、上記したリニアレシプロ圧縮機における吸入弁の配置構造を改良することにより、ガスの吸入行程での圧力損失を大幅に減少できるようにし、リニアレシプロ圧縮機の高効率化を実現することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的の達成のため、この発明では、吸入弁をピストン自体に配置することで、その開度を大に確保できるようにした。
【０００６】
具体的には、請求項１の発明では、図１及び図２に示すように、シリンダ（７）内に圧縮室（２０）を区画するように往復動可能に嵌装されたピストン（１９）と、上記圧縮室（２０）に連通する吸入弁（２９）及び吐出弁（１４）と、上記シリンダ（７）及びピストン（１９）をピストン（１９）がシリンダ（７）内で往復動するように相対移動させるリニアモータ（２４）とを備え、ピストン（１９）の往復動により、ガスを吸入弁（２９）を介して圧縮室（２０）に吸入した後に圧縮室（２０）から吐出弁（１４）を介して吐出するようにしたリニアレシプロ圧縮機が対象であり、上記吸入弁（２９）が上記ピストン（１９）に内蔵されている構成とする。
【０００７】
そして、図１に示す如く、上記リニアモータ（２４）はピストン（１９）に駆動連結されたものとする。また、上記吸入弁（２９）は、ピストン（１９）に圧縮室（２０）と連通するように開口された弁孔（３０）と、この弁孔（３０）を開閉する弁体（３１）と、上記ピストン（１９）にその移動方向に沿って相対移動可能に支持され、かつピストン（１９）の移動に伴い慣性により相対的に移動して弁体（３１）をピストン（１９）の吐出行程時には閉じ、吸入行程時には開くように駆動する慣性部材（３４）とを備えているものとする。
【０００８】
上記の構成により、リニアモータ（２４）の駆動によりピストン（１９）がシリンダ（７）内で相対的に往復動して圧縮室（２０）の容積が増減し、吸入行程で圧縮室（２０）の容積が増加する方向にピストン（１９）が移動したとき、吐出弁（１４）が閉じるとともに、吸入弁（２９）が開いて、この吸入弁（２９）を経てガスが圧縮室（２０）に吸入される。この後、吐出行程で圧縮室（２０）の容積が減少する方向にピストン（１９）が移動したとき、上記吸入弁（２９）が閉じるとともに、吐出弁（１４）が開いて、この吐出弁（１４）を経て圧縮室（２０）内のガスが吐出される。
【０００９】
そして、上記吸入弁（２９）はピストン（１９）に内蔵されているので、その吸入弁（２９）を吐出弁（１４）と共にシリンダ（７）側に配置する従来の場合と比べ、その吐出弁（１４）との干渉がない分だけ吸入弁（２９）の開度を大に確保することができる。よって、上記吸入行程で吸入弁（２９）を経てガスが圧縮室（２０）に吸入される際のガスの圧力損失を大きく低減することができる。
【００１０】
また、上記リニアモータ（２４）の駆動によりピストン（１９）がシリンダ（７）内で往復動するとき、このピストン（１９）の移動に伴い、慣性部材（３４）が慣性によりピストン（１９）に対し相対的に移動して弁体（３１）が開閉され、ピストン（１９）の吸入行程では弁体（３１）が弁孔（３０）を開く一方、吐出行程では弁体（３１）が弁孔（３０）を閉じる。従って、上記ピストン（１９）に内蔵される吸入弁（２９）の構造を容易に具体化することができる。
【００１１】
請求項２の発明では、上記ガスは空気調和機用の冷媒ガスとする。すなわち、上記リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）は摺動部分がピストン（１９）とシリンダ（７）との摺動部分のみであり、オイルレス圧縮機又はグリースによる潤滑のみを行うオイルフリー圧縮機となる可能性がある。このオイルレス圧縮機の場合では、リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）を空気調和機用の圧縮機とするので、その圧縮機（Ｃ）に潤滑油が冷媒ガスと共に吸入されたり、圧縮機（Ｃ）から潤滑油が冷媒ガスと共に吐出されたりせず、冷媒回路での油循環は生じない。このため、空気調和機の連絡配管長が長くなったりしても吸入行程での圧力損失は少なくなり、空気調和機の性能の向上を期待できるとともに、オイルレス圧縮機により各種の冷媒ガスを使用できて代替冷媒の対応も容易となる。また、冷媒によりリニアモータを効果的に冷却することができる。
【００１２】
請求項３の発明では、上記リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）は、潤滑油を用いないオイルレス又はオイルフリーの圧縮機として使用されるように構成する。このことで、ガスと混合される潤滑油による潤滑の不要なリニアレシプロ圧縮機が容易に得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態に係るリニアレシプロ圧縮機（Ｃ）を示し、この圧縮機（Ｃ）は図示しない冷媒回路に接続されていて空気調和機用の圧縮機を構成している。
【００１４】
上記圧縮機（Ｃ）は図１で左右方向に延びる密閉円筒状のケーシング（１）を有し、このケーシング（１）の長さ方向中央の周囲壁部には１本の吸入管（２）が、また両端の周囲壁部には２本の吐出管（３），（３）がそれぞれ気密状に貫通して取り付けられている。また、ケーシング（１）内には上記吸入管（２）に対応する位置にばね受け（４）が、ケーシング（１）内を左右の空間に分けるように配置固定されている。
【００１５】
上記ケーシング（１）内の左右空間の各々には、そのケーシング（１）の端部寄りに円筒状シリンダ（７）が各空間を上記吸入管（２）に連通する吸入室（８）と吐出管（３）に連通する吐出室（９）とに区画するように配置固定されている。この各シリンダ（７）の吐出室（９）側（ケーシング（１）端部側）端の開口は閉塞部材（１１）により気密状に閉塞され、この閉塞部材（１１）には吐出弁（１４）が設けられている。この吐出弁（１４）は、閉塞部材（１１）の外側（反シリンダ（７）側）の表面に基端部にて揺動可能に取り付けられた板ばね材からなるリード弁タイプのもので、閉塞部材（１１）にシリンダ（７）内と連通するように貫通形成した弁孔（１３）を開閉する。この吐出弁（１４）の最大開度は弁押え（１５）により規制されるようになっている。
【００１６】
上記シリンダ（７）の内周面にはその長さ方向の所定位置に吸入孔（１７）の一端が開口されている。この吸入孔（１７）はシリンダ（７）の壁部内をその半径方向外側に向かった後にシリンダ（７）の軸線方向に延び、その他端はシリンダ（７）におけるケーシング（１）中央側の端部に吸入室（８）に臨むように開口されている。
【００１７】
上記各シリンダ（７）内にはピストン（１９）が閉塞部材（１１）に近付く前進方向と閉塞部材（１１）から離れる後退方向とに往復動可能に嵌挿され、このピストン（１９）と閉塞部材（１１）との間のシリンダ（７）内に上記吐出弁（１４）に連通する圧縮室（２０）が区画されている。上記ピストン（１９）は内部空間（３２）を有する中空円筒箱状のもので、その後壁部（ケーシング（１）中央側の壁部）にはピストンロッド（２１）の前端部が一体に取り付けられている。このピストンロッド（２１）はシリンダ（７）の軸線方向に沿って後側つまりケーシング（１）中央側に延び、その後端部にはばね（２２）の一端部が移動不能に取り付けられ、このばね（２２）の他端部は上記ばね受け（４）に移動不能に固定されており、このばね（２２）によりピストンロッド（２１）を含むピストン（１９）をシリンダ（７）内で往復動可能に弾性支持している。
【００１８】
上記吸入室（８）には、ピストン（１９）をシリンダ（７）内で往復動するように移動させるリニアモータ（２４）が配置されている。このリニアモータ（２４）は、ケーシング（１）の内周面に配置固定された電磁コイル（２５）と、この電磁コイル（２５）の内側に同心状に配置された円筒状の永久磁石（２６）（鉄心を含む）とを備え、この磁石（２６）は上記ピストンロッド（２１）に連結部材（２７）を介して移動一体に固定されており、各リニアモータ（２４）の電磁コイル（２５）にインバータ（図示せず）から所定周波数の交流を通電することにより、その電磁コイル（２５）と磁石（２６）との磁力により、各ピストン（１９）を上記ばね（２２）のばね定数に対応した周期で往復動させるようにしている。
【００１９】
上記ピストン（１９）には、上記圧縮室（２０）に連通する吸入弁（２９）が内蔵されている。この吸入弁（２９）は、中空状ピストン（１９）において圧縮室（２０）に臨む前壁部に該圧縮室（２０）及び内部空間（３２）を連通するように開口された弁孔（３０）と、この弁孔（３０）を開閉する弁体（３１）とを有する。これら弁孔（３０）及び弁体（３１）は、いずれもピストン（１９）の前側から後側に向かって小径となるテーパ形状のもので、弁体（３１）がピストン（１９）（弁孔（３０））に対し前側に相対移動したときに弁孔（３０）を開き、逆に後側に移動したときに弁孔（３０）を閉じるようになっている。
【００２０】
ピストン（１９）の周壁部にはピストン（１９）の内部空間（３２）を上記シリンダ（７）内周面の吸入孔（１７）、従って吸入室（８）に常時連通する連通孔（３３）が開口されている。また、ピストン（１９）の内部空間（３２）には所定の重さを有する慣性部材（３４）がピストン（１９）の移動方向（前後方向）に沿って相対移動可能に支持されている。この慣性部材（３４）は、上記弁体（３１）の後面に形成した有底の係合穴（３１ａ）に所定のストロークだけ相対移動可能に嵌合する係合突部（３４ａ）を有しており、ピストン（１９）の移動に伴い、慣性部材（３４）が慣性によりピストン（１９）と相対的に移動して弁体（３１）を駆動し、ピストン（１９）が前進する吐出行程時には慣性部材（３４）の相対的な後退により弁体（３１）を閉じる一方、ピストン（１９）が後退する吸入行程時には慣性部材（３４）の相対的な前進により弁体（３１）を開くようになっている。よって、リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）は、上記各リニアモータ（２４）の駆動によるピストン（１９）の後退時、ピストン（１９）に内蔵された吸入弁（２９）を開きかつ吐出弁（１４）を閉じることで、吸入管（２）からケーシング（１）内の吸入室（８）に吸入される冷媒ガスをシリンダ（７）の吸入孔（１７）、ピストン（１９）の連通孔（３３）、ピストン（１９）の内部空間（３２）及び吸入弁（２９）を介して圧縮室（２０）に吸入し、その後のピストン（１９）の前進時、吸入弁（２９）を閉じかつ吐出弁（１４）を開くことで、圧縮室（２０）から吐出弁（１４）及び吐出室（９）を介してケーシング（１）外に吐出するようになされている。尚、（１９ａ）はピストン（１９）の外周面において連通孔（３３）と前端面との間に取り付けられたシールリングである。
【００２１】
次に、上記実施形態のリニアレシプロ圧縮機（Ｃ）の作動について説明する。圧縮機（Ｃ）の運転開始に伴い、その各リニアモータ（２４）の電磁コイル（２５）に所定周波数の交流電源が通電され、この通電に伴い、電磁コイル（２５）及び磁石（２６）による各磁界間の作用により磁石（２６）及びピストン（１９）がばね（２２）を伸縮させながら所定の中立位置から往復動する。そして、この各ピストン（１９）がシリンダ（７）内で圧縮室（２０）の容積を増加させる後退方向に移動する吸入行程時には、このピストン（１９）の後退移動により、ピストン（１９）に内蔵されている吸入弁（２９）の慣性部材（３４）が慣性によりピストン（１９）に対し相対的に前進移動し、この慣性部材（３４）の駆動によって吸入弁（２９）の弁体（３１）が開く。また、閉塞部材（１１）の吐出弁（１４）は閉じる。このことで、冷媒ガスは吸入管（２）からケーシング（１）内の吸入室（８）に吸入された後、シリンダ（７）の吸入孔（１７）、ピストン（１９）の連通孔（３３）、ピストン（１９）の内部空間（３２）及び吸入弁（２９）を介して圧縮室（２０）に吸入される。このとき、上記のような冷媒ガスの流れにより各リニアモータ（２４）を効果的に冷却できる。
【００２２】
この後、ピストン（１９）が圧縮室（２０）の容積を減少させる前進方向に移動する吐出行程時には、そのピストン（１９）に対し上記慣性部材（３４）が相対的に後退し、この慣性部材（３４）の駆動によって吸入弁（２９）の弁体（３１）が閉じる。また、吐出弁（１４）は開く。このことで、上記圧縮室（２０）内の冷媒ガスは、圧縮室（２０）から吐出弁（１４）を介して吐出室（９）に吐出され、その吐出室（９）から吐出管（３）を介してケーシング（１）外に吐出される。
【００２３】
この場合、上記吸入弁（２９）はピストン（１９）に内蔵されているので、その吸入弁（２９）をシリンダ（７）側の閉塞部材（１１）に配置する従来構造のような、吐出弁（１４）との干渉はなくなる。このため、吸入弁（２９）の開度を大に確保することができ、上記冷媒ガスが吸入行程で吸入弁（２９）を経て圧縮室（２０）に吸入される際の圧力損失を大きく低減して、リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）の効率を高めることができる。
【００２４】
また、上記リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）は、摺動部分がピストン（１９）とシリンダ（７）との摺動部分のみとなるので、オイルレス圧縮機又はグリースによる潤滑のみを行うオイルフリー圧縮機として使用できる。このオイルレス圧縮機として使用した場合、リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）に潤滑油が冷媒ガスと共に吸入されたり、圧縮機（Ｃ）から潤滑油が冷媒ガスと共に吐出されたりすることはなく、冷媒回路での油循環は生じない。このため、たとえ空気調和機の連絡配管長が長くなっても、油循環に伴う吸入行程での圧力損失は少なくなり、空気調和機の性能を向上させることができる。また、オイルレス圧縮機により冷媒ガスとして潤滑油に左右されることなく各種のガスを使用でき、代替冷媒の対応を容易に行うことができる。
【００２５】
尚、上記実施形態ではシリンダ（７）、ピストン（１９）、リニアモータ（２４）等をそれぞれケーシング（１）内に２つ設けているが、１つ或いは３つ以上設けてもよい。
【００２６】
また、上記実施形態では、ピストン（１９）をばね（２２）により弾性支持しているが、このばね（２２）は必ずしも設ける必要はない。また、上記実施形態では、ピストン（１９）にリニアモータ（２４）を駆動連結してそれをシリンダ（７）内で往復動させているが、逆にシリンダ（７）をリニアモータで駆動するようにしてもよい。
【００２７】
さらに、上記実施形態では、オイルレス圧縮機又はグリースによる潤滑のみを行うオイルフリー圧縮機として使用するようにしているが、潤滑油を用いた圧縮機として使用することもできるのは勿論である。また、本発明は、上記実施形態のように空気調和機用の圧縮機（Ｃ）に限らず、その他の用途の圧縮機に対しても適用できるのはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明のように、請求項１の発明によると、シリンダ内に圧縮室を区画するピストンを往復動可能に嵌装し、このピストンがシリンダ内で往復動するようにシリンダ及びピストンをリニアモータにより相対移動させ、ガスを吸入弁を介して圧縮室に吸入した後に圧縮室から吐出弁を介して吐出するようにしたリニアレシプロ圧縮機に対し、吸入弁をピストンに内蔵させ、リニアモータをピストンに駆動連結するとともに、吸入弁は、ピストンに圧縮室と連通するように開口された弁孔と、この弁孔を開閉する弁体と、ピストンの移動に伴い慣性により相対的に移動して弁体をピストンの吐出行程時には閉じ、吸入行程時には開くように駆動する慣性部材とを備えているものとしたことにより、その吸入弁をシリンダ側に配置する場合と比べ、吐出弁との干渉をなくして吸入弁の開度を大に確保でき、吸入弁を経てガスが圧縮室に吸入される吸入行程でのガスの圧力損失を大きく低減して、その吸入弁の実現の容易化を図りつつ、リニアレシプロ圧縮機の高効率化を図ることができる。
【００２９】
請求項２の発明によると、ガスを空気調和機用の冷媒ガスとして、リニアレシプロ圧縮機は空気調和機用のものとしたことにより、摺動部分がピストンとシリンダとの摺動部分のみで、オイルレス又はオイルフリーの圧縮機として使用でき、オイルレス圧縮機では、空気調和機の冷媒回路での油循環をなくし、その油循環による吸入行程での圧力損失を少なくして、空気調和機の性能の向上を図るとともに、代替冷媒の対応の容易化を図ることができるとともに、リニアモータを冷媒ガスにより冷却してモータの冷却性の向上を図ることができる。
【００３０】
請求項３の発明によると、リニアレシプロ圧縮機をオイルレス又はオイルフリー圧縮機として使用するようにしたことにより、ガスと混合される潤滑油による潤滑の不要なリニアレシプロ圧縮機が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係るリニアレシプロ圧縮機の概略断面図である。
【符号の説明】
（Ｃ）  圧縮機
（１）  ケーシング
（７）  シリンダ
（１４）  吐出弁
（１９）  ピストン
（２０）  圧縮室
（２２）  ばね
（２４）  リニアモータ
（２９）  吸入弁
（３０）  弁孔
（３１）  弁体
（３４）  慣性部材
【図１】
0003731064.tif 000002