JP5741968B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、給油所においてガソリンベーパを回収するベーパ回収装置等に用いられる圧縮機に関する。

近年、大気中における環境汚染が問題になっていることから、車両に燃料油を供給する給油所において、給油中に発生するガソリンベーパを大気に放出させずに回収して有効利用を図る給油装置が開発されている（特許文献１参照）。

この給油装置によれば、ガソリンベーパを回収することができて有効であるが、ガソリンベーパの回収機構に用いられる圧縮機によって振動が発生し、計測機器の電子部品等に誤作動等が生じて取引に支障をきたす虞がある。

そこで、例えば特許文献２には、回転軸に備えられた隣接する一対の偏心ブッシュを回転軸の軸線方向から見た場合に重なるように備え、隣接する２つのピストンが回転軸の軸線に垂直方向かつ水平方向に同方向に往復運動し、二対以上の偏心ブッシュを用いる場合には、一対目と二対目の偏心ブッシュを回転軸の軸線方向から見た場合に回転軸の軸の中心線に対して点対称に設けた圧縮機が記載されている。

特開平１０−７２１００号公報 特開２００５−１８８４８２号公報

しかし、上記特許文献２に記載の圧縮機では、偏心ブッシュが二対以上の場合には、一対目と二対目の偏心ブッシュにより回転軸に互いに逆方向の力が加わるため、回転軸にねじれ負荷が掛かり、圧縮機に回転方向の振動が生じる虞がある。また、偏心ブッシュが一対の場合にも、隣接する一対のピストンは同方向に運動するため、回転軸の垂直方向の負荷が変動して振動が生じる可能性がある。これらの振動を防ぐには、回転軸の強度や剛性を向上させるために中間軸を設けるか、回転軸をクランク軸のように屈曲させる必要があるが、これらはハウジングの大型化やコストの増加に繋がる。また、回転軸を屈曲させるのは、専用加工機が必要であり加工が容易ではない。

さらに、上記圧縮機では、機内で発生した熱を外部に排出する必要があるが、特許文献２に記載の圧縮機等は排熱効果が小さく、機内に熱が滞留する虞があり、排熱効果の高い圧縮機が要望されていた。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、小型でかつ低コストで製造することができ、排熱効果の大きい圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、一端部がモータに、他端部が冷却ファンに連結された回転軸と、該回転軸の一端部と他端部との間に配置された圧縮機本体とを備え、該圧縮機本体は、ケーシングの内部に配置され、前記回転軸を回転可能に保持する軸受と、前記ケーシングを挟んで水平方向に相対向して配設された一対のシリンダと、該一対のシリンダの各々に往復運動可能に挿嵌され、前記回転軸に連接棒を介して連結されたピストン本体と、前記一対のシリンダの各々に連通して吸排気を行うバルブとを備え、前記連接棒が前記回転軸の外周側に該回転軸の軸線に対して偏心した外周面を有する偏心部を介して回転軸に組み付けられ、該偏心部が隣接する連接棒に前記回転軸を中心に互いに１８０°の位相差をもって回転するように設けられる圧縮機において、前記シリンダの吸排気を行うための開口部と、外部から吸気又は外部へ排気を行うための開口との間にバルブフレームが介装されることを特徴とする。

本発明によれば、一対の偏心部が隣接する連接棒に回転軸を中心に互いに１８０°の位相差をもって回転するように設けられているため、一対の隣接するピストンは同位相で往復運動し、回転軸に対して互いに反対方向に同じ大きさの負荷が加わるため、回転軸にねじれ負荷が掛からず、圧縮機の振動を防止することができる。また、ピストンが同位相で運動することでハウジング内の容積が変動し、排熱効果を高めることができる。さらに、ピストンと連接棒とを一体化することでピストンの熱伝導性が向上し、排熱効果をさらに高めることができる。また、前記シリンダの吸排気を行うための開口部と、外部から吸気又は外部へ排気を行うための開口との間にバルブフレームを介装することで、バルブを含むユニットの小型化を図ることができる。

上記圧縮機において、前記偏心部を、軸受内に位置する偏心盤に前記回転軸が挿通され、キーにより前記偏心盤に連結されるように構成することができる。これによって、回転軸を直線状とすることができ、回転軸の加工を容易にして圧縮機の製造コストを低減することができる。

上記圧縮機において、前記ピストン本体を、円板状の押さえ部と、弾性を有する耐油性合成樹脂からなる円環状のシール板と、該シール板を前記押さえ部にビスで固定する円板部材とを有し、前記押さえ部に設けた凸周部と前記円板部材とが互いに当接するように構成することができる。これにより、ピストン本体の往復運動によってシール板が変形した場合でも、シール板とビスとの間の張力が一定に保たれるため、シール板とビスの疲労破壊を防ぐことができる。

前記ケーシングの前記冷却ファンの近傍部分に開口部を設けることで、ケーシングからの排熱を促進して排熱効果を向上させることができる。

さらに、前記バルブフレームを、前記圧縮機本体の側面開口を塞ぐ第１の側板と、該第１の側板に対向する位置に配置された第２の側板との間にシール部材を介して設けることができ、バルブフレームを板金で挟むだけの構成であるため、簡易な構成でかつ低コストで製造することができ、流体流路が側板一枚を隔てて外部空間と接触するため、排熱効果が大きい。

以上のように、本発明によれば、小型でかつ低コストで製造することができ、排熱効果の大きい圧縮機を提供することができる。

本発明に係る圧縮機の一実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。 図１に示した圧縮機の斜視図である。 図１に示した圧縮機を、図２とは異なる方向から見た場合の斜視図である。 図３に示した圧縮機から第１の側板を除いた状態を示す斜視図である。 図４に示した圧縮機からバルブフレームを除いた状態を示す斜視図である。 図１に示した圧縮機を回転軸の軸線を含む水平断面で切断した状態を示す断面図である。 図６のＰ部拡大図である。 図６のＯ部拡大図である。 図６のＱ部拡大図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、本発明に係る圧縮機によってガソリンベーパを圧縮する場合を例にとって説明する。

図１乃至図６は、本発明に係る圧縮機の一実施の形態を示し、この圧縮機１は、圧縮機本体１０と、一端部が継手１９を介してモータ５に、他端部が冷却ファン３に連結された回転軸４とで構成され、圧縮機本体１０は、ハウジング２と、図６に示すように、ハウジング２を挟んで水平方向に相対向して配設された一対のシリンダ１６（１６Ａ、１６Ｂ）と、シリンダ１６の各々に往復運動可能に挿嵌されたピストン本体１５（１５Ａ、１５Ｂ）と、バルブフレーム８（８Ａ、８Ｂ）、９（９Ａ、９Ｂ）等で構成される。

ハウジング２の内部には、ピストン本体１５やシリンダ１６に加え、回転軸４を回転可能に支持する軸受１２（１２Ａ、１２Ｂ）と、ピストン本体１５を往復駆動させる偏心ブッシュ（偏心部）１３（１３Ａ、１３Ｂ）と、偏心ブッシュ１３とピストン本体１５とを連結する連接棒１４（１４Ａ、１４Ｂ）等が配置される。排熱を促すため、図１（ｂ）等に示すように、ハウジング２の冷却ファン３の近傍部分に開口部２ａが設けられ、外壁面に多数のフィン２ｂ（図６参照）が設けられる。また、ハウジング２には、図１（ｂ）及び図３等に示す吸入口４５（４５Ａ、４５Ｂ）と、図２に示す排出口４６（４６Ａ、４６Ｂ）が穿設される。

回転軸４は、モータ５の出力軸５ａと継手１９によって連結されてモータ５と共に回転し、シリンダ１６内のピストン本体１５を偏心ブッシュ１３及び連接棒１４を介して往復運動させるために備えられる。この回転軸４は直線状で均一の円形横断面を備え、容易に加工できる。モータ５には、ベーパ回収装置等へ取り付けるための取付板４３が設けられる。

図６に示す偏心ブッシュ１３は、円板状で、円の中心から一定の寸法だけずれた位置に回転軸４を挿通させる貫通穴１３ａが穿設される。この一対の偏心ブッシュ１３（１３Ａ、１３Ｂ）は、回転軸４の軸線方向から見た場合に回転軸４の中心軸（回転軸４の軸線方向から見た場合には軸の横断面の中心点となる）に対して対称（点対称）に設けられる。偏心ブッシュ１３は、図７に示すように、回転軸４にキー４２（４２Ａ、４２Ｂ）及びビス１７（１７Ａ、１７Ｂ）で固着され、これらは一体となっている。

図６に示すように、連接棒１４は、偏心ブッシュ１３とピストン本体１５とを連結するために備えられる。連接棒１４の一端は、軸受１８（１８Ａ、１８Ｂ）を介して偏心ブッシュ１３の外周と接合され、他端はピストン本体１５と一体化されている。

ピストン本体１５Ａは、図５に示す吸気バルブ２１Ａから吸入されたガソリンベーパを圧縮して排気バルブ２２Ａから排気するために備えられ、図６に示すように、シリンダ１６Ａの内部を往復移動する。ピストン本体１５Ｂ側も、ピストン本体１５Ａと同様に、吸気バルブ（不図示）から吸入されたガソリンベーパを圧縮して排気バルブ２２Ｂ（図９参照）から排気するため、シリンダ１６Ｂの内部を往復移動する。ピストン本体１５の内面には、排熱効果を向上させるため放熱フィン３６（図８参照）が設けられる。

図６及び図８に示すように、ピストン本体１５Ａの端部には押さえ部１５ａが円板状に形成され、押さえ部１５ａとシリンダ１６Ａとの間には、弾性を有する耐油性合成樹脂からなる円環状のシール板３５Ａが介装され、このシール板３５Ａを円板部材３４Ａ及びビス３３Ａで押さえ部１５ａに固定している。

ピストン本体１５Ａの押さえ部１５ａには凸周部１５ｂが形成され、この凸周部１５ｂと円板部材３４Ａとが当接することで、シール板３５Ａが変形した場合でもビス３３Ａの張力が一定に維持されるため、従来（凸周部１５ｂが存在しない場合）のようにシール板３５Ａが変形した場合に、ビス３３Ａの張力が繰り返し変動してビス３３Ａや円板部材３４Ａが疲労破壊することを防止することができる。尚、凸周部１５ｂは、複数箇所に設けてもよい。

また、ピストン本体１５Ａの押さえ部１５ａの面積を従来よりも小さくし、シール板３５Ａを最小限の面積で押さえることのできる面積としているため、押さえ部１５ａに加わる圧力によって発生する応力自体を小さくしている。

図９に示すように、ピストン本体１５Ｂ側も同様に、押さえ部１５ａが円板状に形成され、押さえ部１５ａとシリンダ１６Ｂとの間に弾性を有する耐油性合成樹脂からなる円環状のシール板３５Ｂが介装され、シール板３５Ｂが円板部材３４Ｂ及びビス３３Ｂで押さえ部１５ａに固定される。また、ピストン本体１５Ｂの押さえ部１５ａに凸周部１５ｂが形成され、ビス３３Ｂや円板部材３４Ｂの疲労破壊を防止している。さらに、この構成によりピストン本体１５の重量化を避け、圧縮機１の振動を効果的に防止している。

図４、図５及び図９等に示すように、板金製の第２の側板７（７Ａ、７Ｂ）には、吸排気用の貫通孔（図９に排気側の貫通孔７ａ、７ｂのみ示す）が穿設され、貫通孔７ａ、７ｂ等を覆うようにフィルム状の吸気バルブ２１Ａ（図５参照、側板７Ｂ側は不図示）及び排気バルブ２２Ａ（図５参照、側板７Ｂ側は不図示）が、各々吸気側ストッパ２３Ａ（図５参照、側板７Ｂ側は不図示）及び排気側ストッパ２４（２４Ａ、２４Ｂ）と共にビス２７（２７Ａ、２７Ｂ）、２８Ａ（図５参照、側板７Ｂ側は不図示）で第２の側板７（７Ａ、７Ｂ）に固定される。

上記両バルブ２１、２２及び両ストッパ２３、２４の上方にバルブフレーム８、９、及び板金製の第１の側板６が載置され、両側板６、７との間にバルブフレーム８、９がビス２９（２９Ａ、２９Ｂ）等によって固定される。第１の側板６とバルブフレーム８、９、及び第２の側板７とバルブフレーム８、９との間にはシール材２５Ａ、２６Ａ、２６Ｂ等が介装され、これらの間の機密性が確保される。

第１の側板６及び第２の側板７でバルブフレーム８、９を挟むことで、両側板６、７からの放散熱を多くして排熱効果を高めることができ、また、この構成によりバルブフレーム８を含む吸排気構造を小型化することができる。

図９に示すように、第２の側板７の貫通孔７ａ、７ｂは、バルブフレーム９（９Ａ、９Ｂ）に形成された貫通孔９ａ、９ｂ、流体通路４７（４７Ａ、４７Ｂ）、４８（４８Ａ、４８Ｂ）を介して図２に示す排出口４６（４６Ａ、４６Ｂ）に連通する。

冷却ファン３は、回転軸４の一端に固定されて回転軸４と共に回転し、ハウジング２の内部を冷却する。

次に、上記構成を有する圧縮機１の動作について、図１乃至図８を参照しながら説明する。

モータ５が回転することにより回転軸４及び冷却ファン３が回転し、回転軸４が回転することにより、回転軸４に固着された偏心ブッシュ１３も回転し、図６に示すように、連接棒１４と一体化されたピストン本体１５がシリンダ１６内で往復運動する。

ピストン本体１５のシリンダ１６内での往復運動に伴い、ガソリンベーパが図１等に示すハウジング２の吸入口４５（４５Ａ、４５Ｂ）に吸入されると、図３及び図４に示すように、吸入口４５Ａからバルブフレーム８Ａ、吸気バルブ２１Ａを介してシリンダ１６Ａ内に進入する。吸入口４５Ｂから吸入されたガソリンベーパについても、図示を省略するが、吸入口４５Ｂからバルブフレーム８Ｂ、吸気バルブ（不図示）を介してシリンダ１６Ｂ内に進入する

吸気バルブ２１を介してシリンダ１６に吸入されたガソリンベーパは、ピストン本体１５によってシリンダ１６において圧縮される。

上記圧縮動作において、上述のように、偏心ブッシュ１３（１３Ａ、１３Ｂ）は、回転軸４の軸の中心線に対して点対称に設けられているため、偏心ブッシュ１３Ａ、１３Ｂは、回転軸４を中心に互いに１８０°の位相差をもって回転する。これにより、一対のピストン本体１５Ａ、１５Ｂは同位相で（回転軸４の軸線に垂直方向かつ水平方向に逆方向に）往復運動し、回転軸４に対して互いに反対方向に同じ大きさの負荷を加えることとなる。そのため、回転軸４にねじれ負荷が掛からず、圧縮機１の振動を防止することができる。

また、ピストン本体１５Ａ、１５Ｂが同位相で運動することで、ハウジング２内の容積が常に変動し、容積の変動により開口部２ａから吐出されたハウジング２内の空気を即座に冷却ファン３によって圧縮機１から遠ざけることで排熱効果が高まる。さらに、ピストン本体１５と連接棒１４とを一体化しているため、ピストン本体１５からの熱伝導性が向上し、排熱効果をさらに高めることが可能となる。

次に、圧縮されたガソリンベーパは、図９に示すように、第２の側板７の貫通孔７ａ、７ｂ、排気バルブ２２、流体通路４７、４８を介して最終的に排出口４６から外部へ吐出される。

尚、上記実施の形態においては、偏心ブッシュ１３が一対の場合について説明したが、偏心ブッシュ１３を二対以上設けることができ、その場合にも、回転軸４に対して互いに反対方向に同じ大きさの負荷が加えられることとなるため、回転軸４にねじれ負荷が掛からず、圧縮機１の振動を効果的に防止することができる。

また、上記実施の形態においては、ガソリンベーパを圧縮する場合を例示したが、それ以外の気体を扱うことも可能である。

１ 圧縮機
２ ハウジング
２ａ 開口部
３ 冷却ファン
４ 回転軸
５ モータ
５ａ 出力軸
６（６Ａ、６Ｂ） 第１の側板
７（７Ａ、７Ｂ） 第２の側板
７ａ、７ｂ 貫通孔
８（８Ａ、８Ｂ） 吸気側バルブフレーム
９（９Ａ、９Ｂ） 排気側バルブフレーム
９ａ、９ｂ 貫通孔
１０ 圧縮機本体
１２（１２Ａ、１２Ｂ） 軸受
１３（１３Ａ、１３Ｂ） 偏心ブッシュ
１４（１４Ａ、１４Ｂ） 連接棒
１５（１５Ａ、１５Ｂ） ピストン本体
１５ａ 押さえ部
１５ｂ 凸周部
１６（１６Ａ、１６Ｂ） シリンダ
１７（１７Ａ、１７Ｂ） ビス
１８（１８Ａ、１８Ｂ） 軸受
１９ 継手
２１Ａ 吸気バルブ
２２（２２Ａ、２２Ｂ） 排気バルブ
２３Ａ 吸気側ストッパ
２４（２４Ａ、２４Ｂ） 排気側ストッパ
２５Ａ シール材
２６（２６Ａ、２６Ｂ） シール材
２７（２７Ａ、２７Ｂ） ビス
２８Ａ ビス
３３（３３Ａ、３３Ｂ） ビス
３４（３４Ａ、３４Ｂ） 円板部材
３５（３５Ａ、３５Ｂ） シール板
３６ 放熱フィン
４２（４２Ａ、４２Ｂ） キー
４３ 取付板
４５（４５Ａ、４５Ｂ） 吸入口
４６（４６Ａ、４６Ｂ） 排出口
４７（４７Ａ、４７Ｂ） 流体通路
４８（４８Ａ、４８Ｂ） 流体通路

Claims (5)

1. 一端部がモータに、他端部が冷却ファンに連結された回転軸と、
   該回転軸の一端部と他端部との間に配置された圧縮機本体とを備え、
   該圧縮機本体は、
   ケーシングの内部に配置され、前記回転軸を回転可能に保持する軸受と、
   前記ケーシングを挟んで水平方向に相対向して配設された一対のシリンダと、
   該一対のシリンダの各々に往復運動可能に挿嵌され、前記回転軸に連接棒を介して連結されたピストン本体と、
   前記一対のシリンダの各々に連通して吸排気を行うバルブとを備え、
   前記連接棒が前記回転軸の外周側に該回転軸の軸線に対して偏心した外周面を有する偏心部を介して回転軸に組み付けられ、該偏心部が隣接する連接棒に前記回転軸を中心に互いに１８０°の位相差をもって回転するように設けられる圧縮機において、
   前記シリンダの吸排気を行うための開口部と、外部から吸気又は外部へ排気を行うための開口との間にバルブフレームが介装されることを特徴とする圧縮機。
2. 前記偏心部は、軸受内に位置する偏心盤に前記回転軸が挿通され、キーにより前記偏心盤に連結されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記ピストン本体は、円板状の押さえ部と、弾性を有する耐油性合成樹脂からなる円環状のシール板と、該シール板を前記押さえ部にビスで固定する円板部材とを有し、前記押さえ部に設けた凸周部と前記円板部材とが互いに当接することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。
4. 前記ケーシングの前記冷却ファンの近傍部分に開口部を備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の圧縮機。
5. 前記バルブフレームは、前記圧縮機本体の側面開口を塞ぐ第１の側板と、該第１の側板に対向する位置に配置された第２の側板との間にシール部材を介して設けられることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。