(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸にクランクを介して連結される連接棒と、該連接棒に連結されるピストンと、該ピストンが挿嵌される円筒状のシリンダとを有し、前記回転軸の回転によって前記クランク及び前記連接棒を介して前記ピストンが前記シリンダ内を往復運動することにより、該ピストン、前記シリンダ及び該シリンダの端部を覆うカバーとの間に形成される圧縮室の容積を変化させ、流体の吸引、圧縮及び吐出を行う圧縮機において、
前記ピストンは、前記連接棒に軸を介して回転可能に連結されるピストン本体と、
前記シリンダの内面上を摺動し、端部が前記圧縮室に露出するシール部材と、
該シール部材よりも前記連接棒側に取り付けられ、前記シリンダとの間に生じる力を吸収しながら該シリンダの内面上を摺動する摺動部材と、
前記ピストン本体の前記カバー側に配置され、前記シール部材を前記ピストン本体に取り付ける第１取付部材と、
一部が前記ピストン本体と前記第１取付部材との間に配置され、前記第１取付部材と共に前記シール部材を挟持すると共に、前記摺動部材を前記ピストン本体に取り付ける第２取付部材と、
前記第１取付部材及び前記第２取付部材を前記ピストン本体に緊結する緊結手段とを備え、
該緊結手段として、前記第１取付部材と前記第２取付部材を緊結する第１ねじと、
前記第１取付部材、前記第２取付部材及び前記ピストン本体を緊結する第２ねじとを備えることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記第１ねじのねじ頭は前記カバー側に配置され、該第１ねじは前記第１取付部材を貫通して前記第２取付部材に螺合し、該第１ねじのねじ先は前記ピストン本体によって覆われ、
該ピストン本体と前記第２取付部材との間をシールすることで前記圧縮室内の気密性を確保する第２のシール部材を備え、
前記第２ねじのねじ頭は前記カバー側に配置され、該第２ねじは前記第１取付部材及び前記第２取付部材を貫通して前記ピストン本体に螺合し、該第２ねじのねじ先は前記ピストン本体に埋設されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
上記給油装置において、ガソリンベーパの回収機構に用いられる圧縮機として、ピストンとシリンダとの間に形成される圧縮室の容積をピストンの往復運動によって変化させてガソリンベーパを圧縮する往復圧縮機（レシプロ圧縮機）が用いられている。
【０００４】
上記圧縮機の一例を図４に示す。この圧縮機２１は、回転軸２２にクランク２４を介して連結される連接棒２５と、円筒状のシリンダ２３と、シリンダ２３に往復運動可能に挿嵌されてシリンダ２３及びカバー３３との間に圧縮室２６を形成するピストン２７とを備える。ピストン２７は、連接棒２５に一体に形成されたピストン本体２９と、ピストン本体２９に円環状の取付部材３０ａを介して取り外し可能に取り付けられ、シリンダ２３の内面２３ａ上を摺動するリップシール３０とで構成される。
【０００５】
上記構成を有する圧縮機２１は、回転軸２２が回転すると、図５に示すように、ピストン２７が揺動しながら上下方向に往復運動し、ピストン本体２９及びリップシール３０を介してシリンダ２３内の圧縮室２６の容積を変化させる。具体的には、ピストン２７が下方へ移動することで圧縮室２６の容積を拡大して流体の吸引を行い、ピストン２７が上方へ移動することで圧縮室２６の容積を縮小して流体の圧縮及び吐出を行う。そして、この圧縮機２１は、回転軸２２の回転により上記吸引と、上記圧縮及び吐出を交互に繰り返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１９４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記圧縮機２１において、リップシール３０は、圧縮室２６を密閉するための力をすべて受けると共に、図５に示すように、ピストン２７の揺動に伴い、回転軸２２からの入力Ｆ１の水平成分Ｆ３によってシリンダ２３の内面２３ａに押圧されるため、常に変形力を受けることとなって摩耗が激しく、リップシール３０を頻繁に取り替える必要があった。
【０００８】
また、ピストン２７の揺動によってピストン本体２９がシリンダ２３の上端部を覆うカバー３３（図４参照）と衝突することを防止するため、図６に示すように、ピストン本体２９の移動上限をシリンダ２３の上端部２３ｂより下方に設定し、隙間容積Ｖｃを大きめに設定する必要があった。これにより、図６と同様の状態を示す図７（ａ）（判り易いように隙間容積Ｖｃを図６より大きく描いている）の状態から回転軸２２が回転することで、図７（ｂ）に示すように、バルブ３５が開くと共に隙間容積が膨張してＶｃ’となり、この状態からさらに回転軸２２が回転して図７（ｃ）に示すように圧縮室２６の容積が最大となるが、圧縮室２６の内部にはすでに上記膨張した隙間容積Ｖｃ’が存在するため、バルブ３５を介して新たにガソリンベーパを吸引するための容積はＶの部分に過ぎない。すなわち、膨張した隙間容積Ｖｃ’の分だけ、吸引容積Ｖが小さくなるため、隙間容積Ｖｃの拡大は、圧縮機２１の容積効率を低下させる。
【０００９】
さらに、上記ピストン２７の揺動とは別に、図６（ｂ）に明示されるように、ピストン本体２９に取付部材３０ａを介してリップシール３０を連結するねじＳ３がピストン本体２９の連接棒２５側へ貫通するため、圧縮室２６内の気密性が損なわれるという問題もあった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、保守管理が容易で、性能及び信頼性に優れる圧縮機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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、回転軸にクランクを介して連結される連接棒と、該連接棒に連結されるピストンと、該ピストンが挿嵌される円筒状のシリンダとを有し、前記回転軸の回転によって前記クランク及び前記連接棒を介して前記ピストンが前記シリンダ内を往復運動することにより、該ピストン、前記シリンダ及び該シリンダの端部を覆うカバーとの間に形成される圧縮室の容積を変化させ、流体の吸引、圧縮及び吐出を行う圧縮機において、前記ピストンは、前記連接棒に軸を介して回転可能に連結されるピストン本体と、前記シリンダの内面上を摺動し、端部が前記圧縮室に露出するシール部材と、該シール部材よりも前記連接棒側に取り付けられ、前記シリンダとの間に生じる力を吸収しながら該シリンダの内面上を摺動する摺動部材と、前記ピストン本体の前記カバー側に配置され、前記シール部材を前記ピストン本体に取り付ける第１取付部材と、一部が前記ピストン本体と前記第１取付部材との間に配置され、前記第１取付部材と共に前記シール部材を挟持すると共に、前記摺動部材を前記ピストン本体に取り付ける第２取付部材と、前記第１取付部材及び前記第２取付部材を前記ピストン本体に緊結する緊結手段とを備え、該緊結手段として、前記第１取付部材と前記第２取付部材を緊結する第１ねじと、前記第１取付部材、前記第２取付部材及び前記ピストン本体を緊結する第２ねじとを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ピストンを連接棒に軸を介して回転可能に連結したことで、ピストンの揺動を極小とし、摺動部材を設けたことで、ピストンの往復運動方向に垂直な方向の力がシール部材に掛かることを防止することができるため、シール部材の摩耗を防止することができる。
【００１３】
また、ピストンの揺動によるピストンとカバーの衝突を考慮しなくて済み、上記隙間容積Ｖｃを小さく抑えることができる。これにより、新たに流体を吸引するための容積を増加させ、容積効率を向上させることができる。さらに、シール部材を交換する場合には第１ねじ及び第２ねじの両方を抜き、摺動部材を交換する場合には第１ねじを抜かずに第２ねじを抜くことで、これらの交換を容易に行うことができる。
【００１６】
前記第１ねじのねじ頭は前記カバー側に配置され、該第１ねじは前記第１取付部材を貫通して前記第２取付部材に螺合し、該第１ねじのねじ先は前記ピストン本体によって覆われ、該ピストン本体と前記第２取付部材との間をシールすることで前記圧縮室の気密性を確保する第２のシール部材を備え、前記第２ねじのねじ頭は前記カバー側に配置され、該第２ねじは前記第１取付部材及び前記第２取付部材を貫通して前記ピストン本体に螺合し、該第２ねじのねじ先は前記ピストン本体に埋設されるように構成することができる。これにより、圧縮室内の気密性を確保して圧縮性能を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、保守管理が容易で、性能及び信頼性に優れる圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る圧縮機の一実施の形態を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図１に示す圧縮機の動作を説明するための断面図である。
【図３】図１及び図２に示す圧縮機において、ピストン本体が上限まで移動した状態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。
【図４】従来の圧縮機の一例を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】図４に示す圧縮機の動作を説明するための断面図である。
【図６】図４及び図５に示す圧縮機において、ピストン本体が上限まで移動した状態を示し、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ部拡大図である。
【図７】図６に示す隙間容積Ｖｃについて説明するための断面図であって、（ａ）は図６と同じ状態を、（ｂ）は（ａ）から所定時間経過した状態を、（ｃ）は（ｂ）から所定時間経過した状態を各々示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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詳細に説明する。
【００２０】
図１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、回転軸２にクランク４を介して連結される連接棒５と、円筒状のシリンダ３と、シリンダ３に往復運動可能に挿嵌されてシリンダ３及びカバー１３との間に圧縮室６を形成するピストン７とを備える。尚、回転軸２、シリンダ３、クランク４及びカバー１３の構成は、図４等に示す従来の回転軸２２、シリンダ２３、クランク２４及びカバー３３と同様であるため説明を省略する。
【００２１】
ピストン７は、連接棒５に軸８を介して回転可能に連結されるピストン本体９と、シリンダ３の内面３ａを摺動し、端部が圧縮室６に露出するリップシール（シール部材）１０と、リップシール１０よりも連接棒５側に取り付けられ、シリンダ３との間に生じる力を吸収しながらこのシリンダ３の内面３ａ上を摺動する２つの摺動部材１１（１１Ａ、１１Ｂ）とで構成される。
【００２２】
リップシール１０は、全体的に円環状に形成され、下部が取付部材１０ａ、１１ａに挟持され、上部がシリンダ３の内面３ａ上を摺動する。摺動部材１１Ａ及び１１Ｂは各々上面視Ｃ字状に形成され、取付部材１１ａの外周面に上下２段にわたって取り付けられる。
【００２３】
取付部材１０ａ、１１ａは、４本のねじ（第１ねじ）Ｓ１によって緊結され、取付部材１０ａ、１１ａとピストン本体９は、４本のねじ（第２ねじ）Ｓ２によって緊結される。第１ねじＳ１は、図１（ｂ）及び図３（ｂ）に明示されるように、圧縮室６側から取付部材１０ａを貫通し、取付部材１１ａに設けられた雌ねじ部１１ｂと螺合した後取付部材１１ａを貫通し、第１ねじＳ１のねじ先は、ピストン本体９に形成された凹部９ａに位置し、ピストン本体９と取付部材１１ａとの間にはＯリング（第２のシール部材）１２が設けられる。また、第２ねじＳ２は、図１（ｂ）に示すように、圧縮室６側から取付部材１０ａ、１１ａを貫通し、ピストン本体９に設けられた雌ねじ部９ｂと螺合し、第２ねじＳ２のねじ先はピストン本体９に埋設した状態となっている。これらによって、圧縮室６内の気密性を確保することができる。
【００２４】
次に、上記構成を有する圧縮機１の動作について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２５】
回転軸２が回転すると、クランク４及び連接棒５を介してピストン７がシリンダ３内を往復運動し、ピストン本体９、リップシール１０、シリンダ３及びカバー１３で形成される圧縮室６の容積が変化し、従来と同様、カバー１３に設けられたバルブ１３ａ、１３ｂの動作に応じて流体の吸引、圧縮及び吐出が行われる。具体的には、ピストン７が下方へ移動することで圧縮室６の容積を拡大し、例えばバルブ１３ｂを介して流体の吸引を行い、ピストン７が上方へ移動することで圧縮室６の容積を縮小して流体を圧縮し、圧縮した流体をバルブ１３ａを介して吐出する。そして、この圧縮機１は、回転軸２の回転により上記吸引と、上記圧縮及び吐出を交互に繰り返す。
【００２６】
ここで、回転軸２が回転すると、クランク４を介して連接棒５が揺動しながら図１（ｂ）において上下方向に移動するが、ピストン７は軸８を介して連接棒５に回転可能に連結されているため、ピストン７には連接棒５の揺動がそのまま伝達されることはない。そのため、ピストン７の揺動を最小限に抑えることができる。
【００２７】
また、回転軸２が回転すると、図２に示すように、回転軸２からの入力Ｆ１と同様の力Ｆ２が軸８に対して掛かり、この力Ｆ２が軸８によって水平成分Ｆ３と鉛直成分Ｆ４に分解され、水平成分Ｆ３がシリンダ３の内面３ａに加わるが、摺動部材１１によって水平成分Ｆ３を吸収することができる。これによって、ピストン７はシリンダ３の内部をほとんど揺動せずに往復運動することができる。そのため、リップシール１０は、圧縮室６を密閉する機能だけを保持していれば足りるため、従来のような激しい摩耗を回避することができ、取り替え頻度を低減することができる。
【００２８】
さらに、上述のように、ピストン７の揺動を極めて小さく抑えたため、図３に示すように、上限まで移動したピストン本体９とシリンダ３の上端部３ｂとの間に形成される隙間容積Ｖｃを極小に抑えることができ、圧縮室６における新たに流体を吸引するための容積を従来よりも大幅に増加させることができ、圧縮機１の容積効率を向上させることができる。
【００２９】
また、消耗部品としての摺動部材１１を交換する際には、図１に示すカバー１３を取り外し、第２ねじＳ２を抜くだけで、取付部材１０ａ、リップシール１０、摺動部材１１及び取付部材１１ａのすべてをピストン本体９から取り外すことができ、その状態で摺動部材１１を交換することができる。また、リップシール１０を交換する際には、さらにねじＳ１を緩めて取付部材１０ａと取付部材１１ａとの間の間隔を広げることでリップシール１０を取り外すことができる。
【００３０】
尚、上記実施の形態においては、圧縮室６を気密状態とするためにリップシール１０を用いたが、必ずしもリップシール１０のような形状でなくともよく、シリンダ３の内面３ａ上を摺動し、端部が圧縮室６に露出するようなシール部材であれば足りる。また、摺動部材１１は、２つではなく１つであってもよく、３つ以上であってもよい。
【００３１】
また、取付部材１０ａ、１１ａを用いてリップシール１０及び摺動部材１１をピストン本体９に取り付けることで上記効果を奏して好ましいが、必ずしも取付部材１０ａ、１１ａを用いる必要はなく、他の取付構造を採用することもできる。
【００３２】
さらに、ねじＳ１、Ｓ２以外の緊結手段を用いたり、Ｏリング１２を含む上記シール手段以外の構造によって圧縮室６内の気密性を確保することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１  圧縮機
２  回転軸
３  シリンダ
３ａ  内面
３ｂ  上端部
４  クランク
５  連接棒
６  圧縮室
７  ピストン
８  軸
９  ピストン本体
９ａ  凹部
９ｂ  雌ねじ部
１０  リップシール
１０ａ  取付部材
１１（１１Ａ、１１Ｂ）  摺動部材
１１ａ  取付部材
１１ｂ  雌ねじ部
１２  Ｏリング
１３  カバー
１３ａ、１３ｂ  バルブ
Ｓ１  第１ねじ
Ｓ２  第２ねじ
【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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