CN103814214B - 往复式泵及氧气浓缩装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能抑制大型化的往复式泵。往复式泵包括：电动机，其具有电动机轴；四个汽缸(30Ap、30Bp、30Cv、30Dv)，其绕电动机轴每错开90度配置一个，并且汽缸轴向与电动机轴方向正交；四个活塞；以及壳体(20)，其收容电动机轴。此外，往复式泵包括：四个吸气流路(24pi、24vi)，其用于将气体导入四个汽缸(30)；以及四个排气流路(24pe、24ve)，其用于从四个汽缸(30)排出气体。这八个流路配置于沿电动机轴方向观察时被四个汽缸(30)围住的区域内，并以两个两个相邻设置的方式配置于绕电动机轴相邻的汽缸之间。此外，配置于绕电动机轴相邻的汽缸之间的两个流路在电动机轴方向上排列配置。

Description

往复式泵及氧气浓缩装置

技术领域

本发明涉及包括多个汽缸的往复式泵及使用该往复式泵的氧气浓缩装置。

背景技术

作为在现有氧气浓缩装置等中使用的往复式泵，已知有一种具有多个汽缸的泵。

例如，在专利文献1中，公开了一种具有隔着电动机轴相对配置的两个加压用汽缸的往复式泵。在两个加压用汽缸的端部分别安装有与汽缸室内连通的汽缸盖，在该汽缸盖上连接着用于将空气导入汽缸室内的吸气流路和用于从汽缸室排出压缩空气的排气流路。吸气流路及排气流路是与往复式泵分体的配管，其配置于泵的外侧。

另外，在现有的具有四个汽缸的泵中，与专利文献1的泵相同，和汽缸室连通的吸气流路及排气流路也是与泵分体的配管，并配置于泵的外部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2006-233863号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，如上所述，当将吸气用的配管和排气用的配管配置于泵的外侧时，存在大型化这样的问题。特别地，在具有四个汽缸的泵的情况下，配管的数量为八个，因此，难以紧凑地加以设置而导致进一步大型化。

因此，本发明的目的在于提供一种能抑制大型化的往复式泵。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题，第一发明的往复式泵的特征是，包括：电动机，该电动机具有电动机轴；四个汽缸，这四个汽缸绕上述电动机轴每错开90度配置一个，并且汽缸轴向与电动机轴方向正交；四个活塞，这四个活塞分别配置于上述汽缸内，并被上述电动机轴往复驱动；壳体，该壳体收容上述电动机轴；以及八个流路，这八个流路由用于将气体导入上述四个汽缸的四个吸气流路和用于从上述四个汽缸排出气体的四个排气流路构成，并配置于沿上述电动机轴方向观察时被上述四个汽缸围住的区域内，上述八个流路以两个两个相邻设置的方式配置于绕上述电动机轴相邻的上述汽缸之间，配置于绕上述电动机轴相邻的上述汽缸之间的两个上述流路在上述电动机轴方向上排列配置。

在该往复式泵中，八个流路配置于被四个汽缸围住的区域内，因此，与流路配置于该区域外侧的情况相比，能抑制往复式泵的大型化。

另外，八个流路以两个两个相邻设置的方式配置于绕电动机轴相邻的汽缸之间，因此，能有效地灵活应用被四个汽缸围住的空间，能有效地配置流路。

此外，配置于相邻的汽缸之间的两个流路在电动机轴方向上排列配置，因此，沿电动机轴方向观察时，能紧凑地配置上述两个流路。

另外，两个流路“在电动机轴方向上排列配置”包括两个流路沿电动机轴方向观察时不重叠的情况。

第二发明的往复式泵是在第一发明的往复式泵的基础上，其特征是，上述八个流路分别具有从沿上述电动机轴方向观察时被上述四个汽缸围住的区域的外侧朝上述电动机轴一侧延伸的第一流路，上述八个流路中的至少四个上述流路分别具有沿着上述电动机轴方向形成的第二流路。

在该往复式泵中，第二流路沿着电动机轴方向形成，因此，能有效地配置第二流路。因此，能进一步可靠地抑制大型化。

第三发明的往复式泵是在第二发明的往复式泵的基础上，其特征是，上述第一流路及第二流路形成于上述壳体。

在该往复式泵中，第一流路及第二流路形成于壳体，因此，与使用管等构件作为第一流路或第二流路的情况相比，能有效地配置第一流路及第二流路，从而能进一步可靠地抑制大型化。

第四发明的往复式泵是在第二发明或第三发明的往复式泵的基础上，其特征是，上述往复式泵包括合并流路，该合并流路配置于沿上述电动机轴方向观察时被上述四个汽缸围住的区域内，并用于合并与多个上述汽缸连通的多个上述流路。

在该往复式泵中，在沿电动机轴方向观察时被四个汽缸围住的区域内合并多个流路，因此，能有效地合并流路。

第五发明的往复式泵是在第四发明的往复式泵的基础上，其特征是，两个上述合并流路在上述电动机轴方向上排列配置。

在该往复式泵中，在电动机轴方向上排列配置两个合并流路，因此，能紧凑地配置多个合并流路。

第六发明的往复式泵是在第四发明或第五发明的往复式泵的基础上，其特征是，上述合并流路形成为与上述电动机轴同心的环状。

在该往复式泵中，即便在将合并流路配置于电动机轴附近的情况下，也能配置成不阻碍电动机轴。

第七发明的往复式泵是在第一发明至第六发明中任一发明的往复式泵的基础上，其特征是，上述四个汽缸中的至少一个上述汽缸用于加压，其余的上述汽缸用于减压。

在该往复式泵中，能形成具有加压用泵和减压用泵这两个泵的功能的往复式泵。

第八发明的往复式泵是在第一发明至第六发明中任一发明的往复式泵的基础上，其特征是，上述四个汽缸都用于加压或都用于减压，上述四个汽缸中的两个或三个上述汽缸的压力级别彼此相同，且与其余的上述汽缸的压力级别不同。

在该往复式泵中，能形成具有作为排出压力不同的压缩空气的两种加压泵的功能或作为吸引力不同的两种减压泵的功能的往复式泵。

另外，“两个汽缸的压力级别相同”在两个汽缸用于加压的情况下是指汽缸室内的最大压力相同，在两个汽缸用于减压的情况下是指汽缸室内的最小压力相同。

第九发明的往复式泵是在第一发明至第八发明中任一发明的往复式泵的基础上，其特征是，两个上述汽缸用于相同压力级别的加压或减压，配置于这两个汽缸内的两个上述活塞以180度的相位差被往复驱动。

在该往复式泵中，配置于相同压力级别的两个汽缸内的两个活塞以180度的相位差被往复驱动，因此，能以平衡性良好的方式使对两个活塞施加最大负载的时间点、即电动机轴的负载转矩变大的时间点错开。藉此，能抑制电动机轴的负载变动。

第十一发明的往复式泵是在第一发明至第九发明中任一发明的往复式泵的基础上，其特征是，相对配置的两个上述汽缸用于相同压力级别的加压或减压。

在该往复式泵中，相同压力级别的两个汽缸隔着电动机轴相对配置，因此，电动机轴从配置于这两个汽缸的两个活塞受到的与电动机轴正交的方向上的力大小相同且方向相反。因此，能以平衡性良好的方式使力作用于电动机轴。其结果是，能抑制旋转转矩的变动，并能提高效率和抑制振动。

第十一发明的往复式泵是在第一发明至第十发明中任一发明的往复式泵的基础上，其特征是，和用于减压的上述汽缸连接的上述排气流路的上述第一流路与上述壳体的内侧连通。

在该往复式泵中，能将从用于减压的汽缸排出的气体用于冷却电动机轴等，因此，无需另行设置冷却装置。

第十二发明的往复式泵是在第一发明至第十一发明中任一发明的往复式泵的基础上，其特征是，与被配置成错开90度的两个上述汽缸连通的两个上述第二流路在上述电动机轴方向上排列连接。

在该往复式泵中，通过连接在电动机轴方向上排列配置的两个第二流路，可合并这两个流路。因此，能以简易的结构合并两个流路。

第十三发明的氧气浓缩装置的特征是，包括：吸附部，在该吸附部中封入有根据压力进行氮气的吸附和脱离的吸附剂，以使上述吸附剂吸附供给来的空气中的氮气而生成氧气浓缩气体；以及泵，该泵进行压缩空气朝上述吸附部的供给和上述吸附部内的减压中的至少一方，上述泵是权利要求1至12中任一项所述的往复式泵。

在该氧气浓缩装置中，通过使用抑制大型化的泵，能抑制氧气浓缩装置的大型化。

发明效果

如上所述，根据本发明，能获得以下效果。

在第一发明中，八个流路配置于被四个汽缸围住的区域内，因此，与流路配置于该区域外侧的情况相比，能抑制往复式泵的大型化。

另外，八个流路以两个两个相邻设置的方式配置于绕电动机轴相邻的汽缸之间，因此，能有效地灵活应用被四个汽缸围住的空间，能有效地配置流路。

此外，配置于相邻的汽缸之间的两个流路在电动机轴方向上排列配置，因此，沿电动机轴方向观察时，能紧凑地配置上述两个流路。

在第二发明中，第二流路沿着电动机轴方向形成，因此，能有效地配置第二流路。因此，能进一步可靠地抑制大型化。

在第三发明中，第一流路及第二流路形成于壳体，因此，与使用管等构件作为第一流路或第二流路的情况相比，能有效地配置第一流路及第二流路，从而能进一步可靠地抑制大型化。

在第四发明中，在沿电动机轴方向观察时被四个汽缸围住的区域内合并多个流路，因此，能有效地合并流路。

在第五发明中，在电动机轴方向上排列配置两个合并流路，因此，能紧凑地配置多个合并流路。

在第六发明中，即便在将合并流路配置于电动机轴附近的情况下，也能配置成不阻碍电动机轴。

在第七发明中，能形成具有加压用泵和减压用泵这两个泵的功能的往复式泵。

在第八发明中，能形成具有作为排出压力不同的压缩空气的两种加压泵的功能或作为吸引力不同的两种减压泵的功能的往复式泵。

在第九发明中，配置于相同压力级别的两个汽缸内的两个活塞以180度的相位差被往复驱动，因此，能以平衡性良好的方式使对两个活塞施加最大负载的时间点、即电动机轴的负载转矩变大的时间点错开。藉此，能抑制电动机轴的负载变动。

在第十发明中，相同压力级别的两个汽缸隔着电动机轴相对配置，因此，电动机轴从配置于这两个汽缸的两个活塞受到的与电动机轴正交的方向上的力大小相同且方向相反。因此，能以平衡性良好的方式使力作用于电动机轴。其结果是，能抑制旋转转矩的变动，并能提高效率和抑制振动。

在第十一发明中，能将从用于减压的汽缸排出的气体用于冷却电动机轴等，因此，无需另行设置冷却装置。

在第十二发明中，通过连接在电动机轴方向上排列配置的两个第二流路，可合并这两个流路。因此，能以简易的结构合并两个流路。

在第十三发明中，通过使用抑制大型化的泵，能抑制氧气浓缩装置的大型化。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的氧气浓缩装置的图。

图2是往复式泵的立体图。

图3是往复式泵的分解立体图。

图4是往复式泵的俯视图。

图5是图4的A向视图。

图6是图4的B向视图。

图7是图6的C－C线剖视图。

图8是图6的D－D线剖视图。

图9是图6的E－E线剖视图。

图10是图6的F－F线剖视图。

图11是图7的G－G线剖视图。

图12是图9、图10的H－H线剖视图。

图13是图9、图10的I－I线剖视图。

图14(a)是壳体的俯视图，图14(b)、图14(d)是壳体的侧视图，图14(c)是壳体的后视图。

图15是汽缸盖的立体图。

图16是表示四个活塞的配置的立体图。

图17(a)是第一壳体盖的俯视立体图，图17(b)是第一壳体盖的后视立体图。

图18(a)是第二壳体盖的俯视图，图18(b)是第二壳体盖的后视图。

图19是表示往复式泵的流路的示意立体图。

图20是本发明另一实施方式的往复式泵的壳体的后视图。

图21是表示本发明另一实施方式的往复式泵的流路的示意立体图。

图22是表示本发明另一实施方式的往复式泵的流路的示意立体图。

图23(a)是表示本发明另一实施方式的往复式泵的四个汽缸的配置的示意俯视图，图23(b)是表示图23(a)的往复式泵的流路的示意立体图。

图24是本发明另一实施方式的往复式泵的电动机轴周围的示意剖视图。

图25是表示本发明另一实施方式的往复式泵的流路的示意立体图。

具体实施方式

以下，对本发明实施方式的氧气浓缩装置进行说明。

本实施方式的氧气浓缩装置1是使吸附剂吸附空气中的氮气以生成氧气浓缩气体的吸附方式的氧气浓缩装置，其中，也是真空变压吸附方式(VPSA：Vacuum Pressure Swing Adsorption System：真空变压吸附系统)方式的氧气浓缩装置。VPSA方式的氧气浓缩装置是指在氮气吸附工序时将压缩空气供给至吸附筒内，并在氮气脱离工序时使吸附筒内成为负压以使氮气从吸附剂中脱离的装置。

如图1所示，氧气浓缩装置1包括：往复式泵3；两个方向控制阀4a、4b；两个吸附筒(吸附部)5a、5b；两个止回阀6a、6b；氧气罐7；减压阀8；流量调节器9；控制部(未图示)；收容上述构件的筐体2；以及设于筐体2的操作部(未图示)。在筐体2上形成有空气吸入口2a、排气口2b及氧气排出口2c。用于将氧气供给至使用者的管与氧气排出口2c连接。

详细情况在后面说明，但往复式泵3是既进行加压又进行减压的泵，其在将压缩空气供给至吸附筒5a、5b中的一方的同时，吸引吸附筒5a、5b中的另一方内部的含氮气体(以下简称为空气)以进行减压。另外，该往复式泵3将由减压用的泵吸引来的空气用于内部冷却。在往复式泵3上设有加压用吸气口82pi、加压用排气口63pe、减压用吸气口23vi及冷却用排气口63e。

筐体2外部的空气从空气吸入口2a流入筐体2的内部，并从加压用吸气口82pi流入往复式泵3内而被压缩。被压缩后的空气从加压用排气口63pe排出至往复式泵3的外部，并经由方向控制阀4a、4b而供给至吸附筒5a、5b。另外，吸附筒5a、5b内的空气经由方向控制阀4a、4b从减压用吸气口23vi被吸入往复式泵3。被吸入的空气在往复式泵3的内部冷却之后，被从冷却用排气口63e排出，最终，从排气口2b排出至筐体2的外部。

两个吸附筒5a、5b利用两个方向控制阀4a、4b交替地与往复式泵3的加压用排气口63pe和减压用吸气口23vi连通。在吸附筒5a、5b的内部封入有在高压下吸附氮气、在低压下使吸附的氮气脱离的沸石等吸附剂。

图1示出了吸附筒5a与加压用排气口63pe连通、吸附筒5b与减压用吸气口23vi连通的状态。在该情况下，朝吸附筒5a供给压缩空气，压缩空气中的氮气被吸附剂吸附而生成氧气浓缩气体。另一方面，在吸附筒5b中，内部的空气被吸引而成为负压，吸附于吸附剂的氮气脱离而从吸附筒5b中排出。另外，虽未图示，但在方向控制阀4a、4b的切换位置位于与图1相反侧的情况下，在吸附筒5b中生成氧气浓缩气体，在吸附筒5a中氧气从吸附剂中脱离而被排出。通过交替地反复进行以上工序，连续地进行稳定的氧气浓缩气体的生成。

另外，吸附筒5a、5b中生成的氧气浓缩气体经由用于防止逆流的止回阀6a、6b而输送至氧气罐7。氧气罐7是用于暂时贮存氧气浓缩气体的构件。氧气罐7内的氧气浓缩气体在流过对氧气浓缩气体的压力进行调节的减压阀8和对氧气浓缩气体的流量进行调节的流量调节器9之后，被从氧气排出口2c排出而供给至使用者。

接着，参照图2～图19对往复式泵3进行说明。

本实施方式的往复式泵3包括：电动机10；壳体20；两个加压用汽缸30Ap、30Bp；两个减压用汽缸30Cv、30Dv；四个汽缸盖40；四个活塞50；第一壳体盖60；隔板70；以及第二壳体盖80。以下，将图2、图3、图5～图10中的上下方向定义为上下方向来进行说明。另外，在以下的说明中，有时将加压用汽缸30Ap、30Bp及减压用汽缸30Cv、30Dv简称为汽缸30。

[电动机]

如图7等所示，电动机10包括：电动机主体10a；以及从电动机主体10a朝上方延伸的电动机轴10b。另外，在电动机主体10a的上表面安装有环状板11。

[壳体]

如图7等所示，壳体20设置于环状板11的上表面，并在内部收容着电动机轴10b。如图3及图14所示，壳体20是在上下方向上延伸的大致四方筒状的构件。在壳体20的下侧部分的内周面内嵌有轴承27，壳体20通过轴承27和筒轴28将电动机轴10b支承成能自由旋转。

另外，如图14等所示，在壳体20的四个侧壁20A～20D形成有缺口部20a，侧视观察时呈U字状。如图5及图6所示，在壳体20的相对的两个侧壁20A、20B的外侧分别配置有加压用汽缸30Ap、30Bp，在另一方相对的两个侧壁20C、20D的外侧分别配置有减压用汽缸30Cv、30Dv。上述四个汽缸30的汽缸轴向被配置在与电动机轴10b正交的朝向上。另外，如图14(b)、图14(d)所示，在壳体20的两个角的上下方向大致中央部形成有凹部20b。在各凹部20b中插入凸部31b，该凸部31b形成于隔着该凹部20b而相邻的两个汽缸30。凹部20b及凸部31b是用于进行汽缸30相对于壳体20的定位的构件。

如图7及图14(c)等所示，在壳体20的下表面形成有环状槽21vi。由该环状槽21vi和环状板11构成减压用合并吸气流路22vi。如图7及图14所示，在壳体20的侧壁形成有与该环状槽21vi连通的减压用吸气口23vi。

如图19所示，在壳体20上形成用于将空气导入两个加压用汽缸30Ap、30Bp的两个流路24pi、用于将空气从两个加压用汽缸30Ap、30Bp中排出的两个流路24pe、用于将空气导入两个减压用汽缸30Cv、30Dv的两个流路24vi、用于将空气从两个减压用汽缸30Cv、30Dv中排出的两个流路24ve这八个流路。流路24pi由加压用吸气流路(第一流路)25pi和加压用吸气流路(第二流路)26pi构成，流路24pe由加压用排气流路(第一流路)25pe和加压用排气流路(第二流路)26pe构成，流路24vi由减压用吸气流路(第一流路)25vi和减压用吸气流路(第二流路)26vi构成。另外，流路24ve仅由本发明的第一流路构成。

如图3及图14所示，在侧壁20A上形成有加压用吸气流路(第一流路)25pi和加压用排气流路(第一流路)25pe，在侧壁20B上也同样地形成有加压用吸气流路25pi和加压用排气流路25pe。如图12所示，两个加压用吸气流路25pi及两个加压用排气流路25pe是沿着加压用汽缸30Ap、30Bp的汽缸轴向(图12中的上下方向)而形成的。加压用吸气流路25pi的端部与加压用吸气流路(第二流路)26pi连接，加压用排气流路25pe的端部与加压用排气流路(第二流路)26pe连接。

另外，如图3及图14所示，在侧壁20C上形成有减压用吸气流路(第一流路)25vi和减压用排气流路(第一流路)24ve，在侧壁20D上也同样地形成有减压用吸气流路25vi和减压用排气流路24ve。如图13所示，两个减压用吸气流路25vi及两个减压用排气流路24ve是沿着减压用汽缸30Cv、30Dv的汽缸轴向(图13中的左右方向)而形成的。减压用吸气流路25vi的端部与减压用吸气流路26vi连接。减压用排气流路24ve贯穿壳体20。

如图9所示，两个加压用吸气流路(第二流路)26pi沿上下方向形成于壳体20的对角线(图4中的E－E线)上的两个角部分的上侧大致一半区域。加压用吸气流路(第一流路)25pi与该加压用吸气流路26pi的下侧部分连接。另外，在这两个加压用吸气流路26pi的下方分别沿着上下方向形成有减压用吸气流路(第二流路)26vi。减压用吸气流路26vi的下端与环状槽21vi连接。

如图10所示，两个加压用排气流路(第二流路)26pe沿上下方向形成于壳体20的对角线(图4中的F－F线)上的两个角部分的上侧大致一半区域。加压用排气流路(第一流路)25pe与该加压用排气流路26pe的下侧部分连接。另外，在这两个加压用排气流路26pe的下方分别设有两个减压用排气流路24ve。

因此，如图19所示，两个流路24pi分别被配置成与两个流路24vi在上下方向上并排，两个流路24pe分别被配置成与两个流路24ve在上下方向上并排。

[汽缸]

如上所述，四个汽缸30配置于壳体20的四个侧壁的外侧，即绕电动机轴10b每错开90度配置一个。汽缸30夹持并固定于汽缸盖40与壳体20之间。如图6等所示，相对配置的两个加压用汽缸30Ap、30Bp被配置于相同的高度，如图5等所示，相对配置的两个减压用汽缸30Cv、30Dv被配置于相同的高度，且配置于比加压用汽缸30Cv、30Dv更高的位置。另外，加压用汽缸和减压用汽缸除了上下方向相反(反转)这点之外，具有相同的结构。

如图3等所示，汽缸30由汽缸筒31和底构件33构成。汽缸筒31在与电动机轴10b正交的方向上延伸。如图11等所示，由汽缸筒31的内周面和底构件33构成汽缸室32。另外，如图11所示，在汽缸筒31的靠壳体20一侧的端部形成有插入凹部20b的凸部31b。

另外，如图3所示，在汽缸筒31的外周部分形成有吸气流路31i和排气流路31e。吸气流路31i与形成于壳体20的吸气流路(加压用吸气流路25pi或减压用吸气流路25vi)连接。另外，排气流路31e与形成于壳体20的排气流路(加压用排气流路25pe或减压用排气流路24ve)连接。

底构件33安装于汽缸筒31的一端。如图3所示，在底构件33的从汽缸筒31的筒轴方向观察时位于汽缸筒31内侧的区域形成有吸气口35i和排气口35e。另外，如图3、图12及图13所示，在底构件33上形成有与汽缸筒31的吸气流路31i和排气流路31e连接的两个连通孔34i、34e。

另外，如图3所示，在底构件33的与汽缸筒31相反一侧的面上利用螺栓38安装有排气阀36和阀按压件37，其中，上述排气阀36用于打开关闭排气口35e，上述阀按压件37对该排气阀36的开度进行控制。排气阀36通常与排气口35e的周围紧贴而处于关闭状态。在汽缸室32的内部压力比汽缸室32的外部(后述排气室41e)压力大的情况下，排气阀36的前端部(在利用阀按压件37限制最大挠曲角度的状态下)被汽缸室32内的空气上推而成为打开状态。

另外，虽未图示，但在底构件33的靠汽缸筒31一侧的面利用螺栓安装有用于打开关闭吸气口35i的吸气阀。吸气阀通常与吸气口35i的周围紧贴而处于关闭状态。当汽缸室32的内部压力比外部(后述吸气室41i)压力小时，吸气阀的前端部被吸入汽缸室32内而成为打开状态。

[汽缸盖]

四个汽缸盖40安装于四个汽缸30的底构件33。汽缸盖40利用四个螺栓43固定于壳体20。如图3等所示，如图15所示，在汽缸盖40的靠汽缸30一侧的面上形成有从汽缸筒31的筒轴方向观察时呈大致半圆形状的吸气槽40i和排气槽40e。吸气槽40i形成于从汽缸筒31的筒轴方向观察时底构件33的包括连通孔34i和吸气口35i的区域，排气槽40e形成于从汽缸筒31的筒轴方向观察时底构件33的包括连通孔34e和排气口35e的区域。如图11等所示，由吸气槽40i和汽缸30的底构件33构成吸气室41i，由排气槽40e和汽缸30的底构件33构成排气室41e。

[活塞]

如图7及图8等所示，四个活塞50分别由活塞主体51、活塞杆52及环部53构成。四个活塞50的环部53在上下方向上排列地安装于偏心轴55。四个活塞50的活塞主体51从环部53的排列方向的上方依次配置于减压用汽缸30Cv、减压用汽缸30Dv、加压用汽缸30Bp、加压用汽缸30Ap。另外，在偏心轴55的比最上端的环部53更上侧的位置外套有偏心的环状的平衡块56。

如图3及图16所示，活塞主体51是圆盘状的构件，并以能在筒轴方向上滑动的方式配置于汽缸筒31内。活塞杆52是将环部53与活塞主体51连接的构件，如图7等所示，其被配置成穿过形成于壳体20的缺口部20a内。环部53的内周面隔着轴承54以能相对旋转的方式外套在偏心轴55上。该偏心轴55外套在电动机轴10b上，并能与电动机轴10b一体旋转。因此，当电动机轴10b旋转时，偏心轴55进行偏心旋转(以与电动机轴10b的轴心错开的轴为中心进行旋转)，藉此，环部53摆动，使活塞主体51沿着汽缸筒31的筒轴方向进行往复运动。

减压用的两个活塞50的环部53安装于共用的偏心轴55，并且活塞主体51被相对配置，因此，这两个活塞50以错开180度的相位被往复驱动。同样地，加压用的两个活塞50也以错开180度的相位被往复驱动。另外，减压用的活塞50和加压用的活塞50以错开90度或270度的相位被往复驱动。

[第一壳体盖]

如图2等所示，第一壳体盖60设置于壳体20的上方。如图3等所示，第一壳体盖60从上下方向观察到的外形是与壳体20相同大小的四边形，其是在中央具有通孔的构件。第一壳体盖60的下端与壳体20的四个缺口部20a嵌合。如图9等所示，用于将第二壳体盖80固定于壳体20的螺栓84贯穿第一壳体盖60的从上下方向观察到的四个角部分。

在第一壳体盖60的上表面形成有大致环状的槽60pe。槽60pe外周的形状呈大致四边形，其内周的形状形成为圆形。由该槽60pe和隔板70构成加压用合并排气流路61pe。如图7等所示，槽60pe的深度在内周侧部分要比外周侧部分深。另外，在槽60pe的内周壁面内嵌有轴承66，第一壳体盖通过轴承66和筒轴67将电动机轴10b的上端支承成能自由旋转。

如图10及图17所示，在槽60pe的底部形成有两个连通孔62pe。两个连通孔62pe形成于从上下方向观察时第一壳体盖60的对角线上的角部分。两个连通孔62pe的下端与形成于壳体20的两个加压用排气流路26pe连接。

另外，如图3及图9所示，在第一壳体盖60的槽60pe的外侧形成有两个加压用吸气流路65pi。两个加压用吸气流路65pi形成于未形成有两个连通孔62pe的一方对角线上的角部。两个加压用吸气流路65pi的下端与形成于壳体20的两个加压用吸气流路26pi连接。

另外，如图3及图8所示，在第一壳体盖60的侧面形成有与加压用合并排气流路61pe(槽60pe)连通的加压用排气口63pe。另外，如图8及图17所示，在与形成有加压用排气口63pe的面相对的侧面形成有冷却用排气口63e。冷却用排气口63e是用于使壳体20的内侧与外侧连通的开口部。

[隔板]

如图2及图3等所示，隔板70是在中央具有通孔的四边形的平板构件，其设置于第一壳体盖60的上方。如图7等所示，隔板70是用于将加压用合并排气流路61pe和后述加压用合并吸气流路81pi分隔开的构件。用于将第二壳体盖80固定于壳体20的螺栓84贯穿隔板70的四个角部分。在隔板70的对角线上的两个角部分(详细而言是比螺栓84更靠中央的位置)形成有连通孔70pi。如图9所示，两个连通孔70pi的下端与形成于第一壳体盖60的两个加压用吸气流路65pi连接。

[第二壳体盖]

如图2等所示，第二壳体盖80设置于隔板70的上方。如图3等所示，第二壳体盖80从上下方向观察到的外形是与壳体20相同大小的四边形，其是在中央具有通孔的构件。如图9等所示，第二壳体盖80利用四个螺栓84固定于壳体20的上端。

如图18所示，在第二壳体盖80的下表面形成有大致环状的槽80pi。如图7等所示，由该槽80pi和隔板70构成加压用合并吸气流路81pi。如图9所示，槽80pi形成于从上下方向观察时包括隔板70的两个连通孔70pi的区域。因此，加压用合并吸气流路81pi经由两个连通孔70pi和两个加压用吸气流路65pi而与壳体20的两个加压用吸气流路26pi连通。另外，如图3及图7等所示，在第二壳体盖80的上表面形成有与槽80pi(加压用合并吸气流路81pi)连接的加压用吸气口82pi。

当总结用于将空气导入加压用汽缸30Ap、30Bp的流路时，如下所述。

如图9所示，加压用合并吸气流路81pi经由连通孔70pi和加压用吸气流路65pi而与两个加压用吸气流路(第二流路)26pi连通。如图12所示，两个加压用吸气流路26pi经由加压用吸气流路(第一流路)25pi、加压用汽缸30Ap、30Bp的吸气流路31i及连通孔34i而与汽缸盖40的吸气室41i连通，该吸气室41i经由吸气口35i与加压用汽缸30Ap、30Bp的汽缸室32连通。

当总结用于从加压用汽缸30Ap、30Bp排出空气的流路时，如下所述。

如图12所示，加压用汽缸30Ap、30Bp的汽缸室32分别经由排气口35e与排气室41e连通，这两个排气室41e经由加压用汽缸30Ap、30Bp的连通孔34e和排气流路31e而与两个加压用排气流路(第一流路)25pe连通。如图10所示，两个加压用排气流路26pe经由加压用排气流路(第二流路)26pe和连通孔62pe而与加压用合并排气流路61pe连通。

当总结用于将空气导入减压用汽缸30Cv、30Dv的流路时，如下所述。

如图9所示，减压用合并吸气流路22vi与两个减压用吸气流路(第二流路)26vi连通。如图13所示，两个减压用吸气流路26vi经由减压用吸气流路(第一流路)25vi、减压用汽缸30Cv、30Dv的吸气流路31i及连通孔34i而与汽缸盖40的吸气室41i连通，这两个吸气室41i经由吸气口35i与减压用汽缸30Cv、30Dv的汽缸室32连通。

当总结用于从减压用汽缸30Cv、30Dv排出空气的流路时，如下所述。

如图13所示，减压用汽缸30Cv、30Dv的汽缸室32经由排气口35e与排气室41e连通，这两个排气室41e经由减压用汽缸30Cv、30Dv的连通孔34e和排气流路31e而与两个减压用排气流路24ve连通。

接着，对往复式泵3的动作进行说明。

通过电动机轴10b的旋转，在汽缸筒31内对四个活塞主体51进行往复驱动。将电动机轴10b设为从上方观察时顺时针旋转。

在图11中，加压用汽缸30Ap内的活塞主体51示出了在吸气工序的最终时(下死点)的状态，加压用汽缸30Bp内的活塞主体51示出了在排气工序的最终时(上死点)的状态，减压用汽缸30Cv内的活塞主体51示出了在排气工序的中途时的状态，减压用汽缸30Dv内的活塞主体51示出了在吸气工序的中途时的状态。

在加压用汽缸30Ap、30Bp的吸气工序中，当加压用汽缸内的活塞主体51从上死点后退而使汽缸室32内成为负压时，吸气阀(未图示)成为打开状态，以从吸气室41i经由吸气口35i朝汽缸室32内吸入空气。藉此，大气被从空气吸入口2a吸入，并从加压用吸气口82pi流入加压用合并吸气流路81pi，该空气流过连通孔70pi、加压用吸气流路65pi、加压用吸气流路26pi、加压用吸气流路25pi、吸气流路31i及连通孔34i而流入吸气室41i。

在加压用汽缸30Ap、30Bp的排气工序中，当加压用汽缸内的活塞主体51从下死点前进而对汽缸室32内进行加压时，排气阀36成为打开状态，以将汽缸室32内的压缩空气从排气口35e排出至排气室41e。排出至排气室41e的压缩空气在流过连通孔34e、排气流路31e、加压用排气流路25pe、加压用排气流路26pe及连通孔62pe而排出至加压用合并排气流路61pe之后，被从加压用排气口63pe排出而供给至吸附筒5a、5b。

两个加压用汽缸30Ap、30Bp内的活塞主体51以180度的相位差反复进行上述吸气工序和排气工序。藉此，从往复式泵3中连续地排出压缩空气。

在减压用汽缸30Cv、30Dv的吸气工序中，当减压用汽缸内的活塞主体51从上死点后退而使汽缸室32内成为负压时，吸气阀(未图示)成为打开状态，以从吸气室41i经由吸气口35i朝汽缸室32内吸入空气。藉此，吸附筒5a、5b内的空气(含氮气体)被吸引而从减压用吸气口23vi流入减压用合并吸气流路22vi，该空气流过减压用吸气流路26vi、减压用吸气流路25vi、吸气流路31i及连通孔34i而流入吸气室41i。

在减压用汽缸30Cv、30Dv的排气工序中，当减压用汽缸内的活塞主体51从下死点前进而对汽缸室32内进行加压时，排气阀36成为打开状态，以将汽缸室32内的空气从排气口35e排出至排气室41e。排出至排气室41e的空气流过连通孔34e、排气流路31e及减压用排气流路24ve而排出至壳体20的内侧。

两个减压用汽缸30Cv、30Dv内的活塞主体51以180度的相位差反复进行上述吸气工序和排气工序。藉此，利用往复式泵3连续地吸引吸附筒5a、5b内的空气。

另外，从减压用排气流路24ve排出至壳体20内侧的空气流过壳体20的内侧，并从第一壳体盖60的冷却用排气口63e排出。

通过利用流过壳体20内侧的空气对滑动部、活塞50、壳体20等进行冷却，能抑制因摩擦热、压缩热而导致壳体20内的温度上升。藉此，能防止因轴承、密封构件等的热而产生的应变、劣化。另外，能抑制流过加压用吸气流路25pi、26pi的空气的温度上升，其结果是，能提高压缩效率。另外，能防止(或冷却)流过加压用排气流路25pe、26pe内的空气的温度上升，其结果是，能防止氧气浓缩气体的氧气浓度降低。这是因为供给来的空气的温度较低、则沸石等吸附剂的吸附效率较高的缘故。

在本实施方式的往复式泵3中，由两个流路24pi、两个流路24pe、两个流路24vi、两个流路24ve构成的八个流路配置于沿上下方向上观察时被四个汽缸30围住的区域内，因此，能抑制往复式泵3的大型化。藉此，也能抑制氧气浓缩装置1的大型化。

另外，八个流路以两个两个相邻设置的方式配置于绕电动机轴相邻的汽缸30之间，因此，能有效地灵活应用被四个汽缸30围住的空间，能有效地配置流路。

此外，配置于相邻的汽缸之间的两个流路在上下方向上排列配置，因此，沿电动机轴方向观察时，能紧凑地配置上述两个流路。

另外，上述八个流路形成于壳体20，因此，与使用管等构件作为流路的情况相比，能有效地配置流路，并能进一步可靠地抑制大型化。

另外，本实施方式的往复式泵3在沿上下方向观察时被四个汽缸30围住的区域内合并流路，因此，能有效地合并流路。

另外，两个合并流路61pe、81pi在上下方向上排列配置，因此，能紧凑地配置两个合并流路。

另外，合并流路22vi、61pe形成为与电动机轴10b同心的环状，因此，不会成为电动机轴10b的阻碍。

在排气工序时对配置于加压用汽缸30Ap、30Bp的活塞50施加最大负载。在本实施方式中，加压用的两个活塞50以180度的相位差被往复驱动，因此，能以平衡性良好的方式使对两个活塞50施加最大负载的时间点(即电动机轴10b的负载转矩因加压用的活塞50而变大的时间点)错开。

在吸气工序时对配置于减压用汽缸30Cv、30Dv的活塞50施加最大负载。在本实施方式中，减压用的两个活塞50以180度的相位差被往复驱动，因此，能以平衡性良好的方式使对减压用的两个活塞50施加最大负载的时间点(即电动机轴10b的负载转矩因减压用的活塞50而变大的时间点)错开。

另外，配置于加压用汽缸30Ap、30Bp的活塞50和配置于减压用汽缸30Cp、30Dp的活塞50以90度或270度的相位差被往复驱动，因此，能使电动机轴10b的负载转矩因加压用的活塞50而变大的时间点和电动机轴10b的负载转矩因减压用的活塞50而变大的时间点错开。藉此，能抑制电动机轴10b的负载变动。

另外，两个加压用汽缸30Ap、30Bp被相对配置，因此，电动机轴10b从两个加压用活塞50受到的与电动机轴10b正交的方向上的力大小相同但方向相反。另外，两个减压用汽缸30Cv、30Dv也被相对配置，因此，电动机轴10b从两个减压用活塞50受到的与电动机轴10b正交的方向上的力的大小相同但方向相反。因此，能以平衡性良好的方式使力作用于电动机轴。其结果是，能抑制旋转转矩的变动，并能提高效率和抑制振动。

另外，本实施方式的往复式泵3使形成于壳体20的减压用排气流路24ve与壳体20的内侧连通，以将从减压用的汽缸30Cv、30Dv排出的空气用于冷却电动机轴10b等，因此，无需另行设置冷却装置。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但应当认为本发明的具体结构并不限定于上述实施方式。本发明的范围是由权利要求书来表示的，而并非只是由上述实施方式的说明来表示的，此外，本发明的范围还包含与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更。另外，也能将后述的变更方式适当地组合实施。

在上述实施方式中，配置于绕电动机轴相邻的汽缸30之间的两个流路形成于沿电动机轴方向观察时重叠的区域，但若在电动机轴方向上排列，则也可形成于沿电动机轴方向观察时不重叠的区域。例如，也可如图20所示，不设置流路26vi，使两个流路125vi与减压用合并吸气流路22vi直接连接，该流路125vi沿电动机轴方向观察时不与流路24pi重叠。

在上述实施方式中，在加压用的流路24pi、24pe的下方配置有减压用的流路24vi、24ve，但并不限定于该结构。例如，也可如图21所示的壳体220那样在减压用吸气流路24vi的下方配置加压用吸气流路24pi。

另外，在上述实施方式中，在上下方向上排列配置的两个流路均用于排气或吸气，但并不限定于该结构，也可在上下方向上排列配置吸气流路和排气流路。

另外，在上述实施方式中，与不同的两个汽缸30连通的两个流路在上下方向上排列配置，但例如也可如图22所示的壳体320那样在上下方向上排列配置与一个汽缸30连接的吸气流路和排气流路。

第二流路也未必一定形成于壳体20。例如，也可使用管等构件作为第二流路，并将该第二流路配置于壳体20的内侧。

在上述实施方式中，用于从减压用汽缸30Cv、30Dv排出空气的流路24ve为了冷却而与壳体20的内侧连通，但并不限定于该结构。也可与其他流路同样地设置第二流路，将从减压用汽缸30Cv、30Dv排出的空气不流过壳体20的内侧而排出至壳体20的外部。在该情况下，用于合并减压用的两个排气流路的合并流路设于壳体20的下侧。

合并流路并不限于环状流路，例如也可以是半环状(扇形)。

在上述实施方式中，在壳体20的上侧设有两个合并流路，并在壳体20的下侧设有一个合并流路，但在八个流路的配置例如是图22那样的情况下，也可在壳体20的上侧设有一个合并流路，并在壳体20的下侧设有两个合并流路。

在上述实施方式中，合并流路安装于壳体20或形成于壳体20自身，并配置于沿上下方向观察时被四个汽缸30围住的区域内，但并不限定于该结构。例如，也可将管等构件与形成于壳体20的第二流路连接，并利用由管接头等构成的合并流路将该管等构件合并。

在上述实施方式中，两个加压用汽缸30Ap、30Bp和两个减压用汽缸30Cv、30Dv均相对配置，但也可如图23(a)所示配置于错开90度的位置。在该情况下，两个加压用的活塞主体51以90度的相位差被往复驱动，两个减压用的活塞主体51也以90度的相位差被往复驱动。

另外，在这样将相同用途的汽缸30配置于错开90度的位置的情况下，例如也可如图23(b)所示的壳体420那样将与相同用途的两个汽缸连通的两个第二流路沿上下方向排列并连接在一起。另外，在图23(b)中，两个加压用排气流路24pe的第二流路被连接在一起，并且两个减压用吸气流路24vi的第二流路也连接在一起。通过这样连接两个第二流路，能用简易的结构合并两个流路，不用设置合并流路。

在上述实施方式中，四个活塞50的环部53安装于一个偏心轴55，但也可安装于各个偏心轴。根据该结构，如图24所示，能使偏心轴555a的外周面的中心位置和其他偏心轴555b的外周面的中心位置错开，因此，能自由地调节四个活塞主体51的相位。另外，也可将加压用的两个活塞50与一个偏心轴连接，并将减压用的两个活塞50与其他偏心轴连接。

在上述实施方式中，加压用的汽缸及活塞和减压用的汽缸及活塞使用了相同的结构，但也可使用不同的结构。例如，加压用汽缸的内径(活塞主体的直径)与减压用汽缸的内径也可以是不同的。另外，也可通过将加压用的活塞和减压用的活塞安装于外径不同的偏心轴，使加压用的活塞主体的速度与减压用的活塞主体的速度不同。

在上述实施方式中，四个汽缸30中的两个汽缸30用于加压，其余的两个汽缸30用于减压，但也可将四个汽缸30中的三个汽缸30用于加压，并将其余的一个汽缸30用于减压。另外，也可以反过来。在该情况下，与三个加压用或减压用的汽缸30连接的流路被合并流路合并。

四个汽缸也可以用于两种压力级别的加压。即，也可以是四个加压用汽缸中的两个或三个汽缸的压力级别彼此相同，且与其余的汽缸的压力级别不同。该往复式泵具有作为排出压力不同的压缩空气的两种加压泵的功能。在该情况下，例如，如图25所示的壳体620那样，八个流路(四个吸气流路624i和四个排气流路624e)全都具有第二流路。另外，在该变更实施方式中，与相同压力级别的多个汽缸连通的流路被合并流路合并，因此，合并流路的数量为四个，四个合并流路在壳体620的上下方各设有两个。另外，该变更方式的往复式泵适用于变压吸附(PSA：Pressure Swing Adsorption System：变压吸附系统)方式的氧气浓缩装置。PSA方式的氧气浓缩装置是指在氮气吸附工序时将压缩空气供给至吸附筒内，并在氮气脱离工序时将吸附筒内开放为大气压以使氮气从吸附剂中脱离的装置。

四个汽缸也可以用于两种压力级别的减压。该往复式泵具有作为吸引力不同的两种减压泵的功能。在将排气用于冷却壳体20的内侧的情况下，八个流路中仅有四个流路具有第二流路，合并流路的数量为两个。该变更方式的往复式泵适用于真空变动吸附(VSA：Vacuum Swing Adsorption System：真空变动吸附系统)方式的氧气浓缩装置。VSA方式的氧气浓缩装置是指在氮气吸附工序之前(氮气脱离工序时)使吸附筒内成为负压，并在氮气吸附工序时将吸附筒开放为大致大气压来使吸附剂吸附氮气。

在上述实施方式中，对将本发明的往复式泵应用于氧气浓缩装置的情况进行了说明，但本发明的往复式泵的应用对象并不限定于氧气浓缩装置。另外，根据往复式泵的应用对象不同，也可不设置合并流路。

工业上的可利用性

若利用本发明，则能抑制往复式泵的大型化。

符号说明

1  氧气浓缩装置

3  往复式泵

5a、5b  吸附筒(吸附部)

10  电动机

10b  电动机轴

20  壳体

22vi  减压用合并吸气流路

23vi  减压用吸气口

24pi、24pe、24vi  流路

24ve  减压用排气流路(流路、第一流路)

25pi  加压用吸气流路(第一流路)

25pe  加压用排气流路(第一流路)

25vi  减压用吸气流路(第一流路)

26pi  加压用吸气流路(第二流路)

26pe  加压用排气流路(第二流路)

26vi  减压用吸气流路(第二流路)

30  汽缸

30Ap、30Bp  加压用汽缸

30Cv、30Dv  减压用汽缸

50  活塞

51  活塞主体

60  第一壳体盖

61pe  加压用合并排气流路

63pe  加压用排气口

63e  冷却用排气口

65pi  加压用吸气流路

70  隔板

80  第二壳体盖

81pi  加压用合并吸气流路

82pi  加压用吸气口

Claims (13)

1.一种往复式泵，其特征在于，包括：

电动机，该电动机具有电动机轴；

四个汽缸，这四个汽缸绕所述电动机轴每错开90度配置一个，并且汽缸轴向与电动机轴方向正交；

四个活塞，这四个活塞分别配置于所述汽缸内，并被所述电动机轴往复驱动；

壳体，该壳体收容所述电动机轴；以及

八个流路，这八个流路由用于将气体导入所述四个汽缸的四个吸气流路和用于从所述四个汽缸排出气体的四个排气流路构成，并配置于沿所述电动机轴方向观察时被所述四个汽缸围住的区域内，

所述八个流路以两个两个相邻设置的方式配置于绕所述电动机轴相邻的所述汽缸之间，

配置于绕所述电动机轴相邻的所述汽缸之间的两个所述流路在所述电动机轴方向上排列配置，

所述八个流路分别具有从沿所述电动机轴方向观察时被所述四个汽缸围住的区域的外侧朝所述电动机轴一侧延伸的第一流路，

所述八个流路中的至少四个所述流路分别具有沿着所述电动机轴方向形成的第二流路。

2.如权利要求1所述的往复式泵，其特征在于，

所述第一流路及所述第二流路形成于所述壳体。

3.如权利要求1所述的往复式泵，其特征在于，

所述往复式泵包括合并流路，该合并流路配置于沿所述电动机轴方向观察时被所述四个汽缸围住的区域内，并用于合并与多个所述汽缸连通的多个所述流路。

4.如权利要求3所述的往复式泵，其特征在于，

两个所述合并流路在所述电动机轴方向上排列配置。

5.如权利要求3所述的往复式泵，其特征在于，

所述合并流路形成为与所述电动机轴同心的环状。

6.如权利要求4所述的往复式泵，其特征在于，

所述合并流路形成为与所述电动机轴同心的环状。

7.如权利要求1至6中任一项所述的往复式泵，其特征在于，

所述四个汽缸中的至少一个所述汽缸用于加压，其余的所述汽缸用于减压。

8.如权利要求1至6中任一项所述的往复式泵，其特征在于，

所述四个汽缸都用于加压或都用于减压，

所述四个汽缸中的两个或三个所述汽缸的压力级别彼此相同，且与其余的所述汽缸的压力级别不同。

9.如权利要求1至6中任一项所述的往复式泵，其特征在于，

两个所述汽缸用于相同压力级别的加压或减压，配置于这两个汽缸内的两个所述活塞以180度的相位差被往复驱动。

10.如权利要求1至6中任一项所述的往复式泵，其特征在于，

相对配置的两个所述汽缸用于相同压力级别的加压或减压。

11.如权利要求1至6中任一项所述的往复式泵，其特征在于，

和用于减压的所述汽缸连接的所述排气流路的所述第一流路与所述壳体的内侧连通。

12.如权利要求1至6中任一项所述的往复式泵，其特征在于，

与被配置成错开90度的两个所述汽缸连通的两个所述第二流路在所述电动机轴方向上排列连接。

13.一种氧气浓缩装置，其特征在于，包括：

吸附部，在该吸附部中封入有根据压力进行氮气的吸附和脱离的吸附剂，以使所述吸附剂吸附供给来的空气中的氮气而生成氧气浓缩气体；以及

泵，该泵进行压缩空气朝所述吸附部的供给和所述吸附部内的减压中的至少一方，

所述泵是权利要求1至12中任一项所述的往复式泵。