(57)【要約】圧力または真空形成用の摂動ポンプ。摂動ポンプは、ハウジング内部に配置された中央支持体を備えたハウジングを含む。中央支持体は半球状の凹部を含む。ポンプはまた、電気モータに接続するように構成された駆動シャフトと、駆動シャフトに接続するように構成された偏心部を含む。ポンプは更に、ボールジョイントを形成し、中央支持体の半球状の凹部の内部に配置されるように構成されたボールを含む。更に、ポンプはハウジング内部に配置された摂動ヨークを含む。前記ヨークはピボット・ボールを収容するように構成された半球状の凹部を含む。摂動ヨークは偏心部の回転によってヨークが前記ボールの周囲を移動するように、偏心部に接続するように構成される。ポンプはまたヨークに接続された連結ロッドと、連結ロッドに接続されたピストンと、ピストンを収容するように構成されたシリンダを含み、ボールの周囲をヨークが移動することによりピストンがシリンダの内部を往復運動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内部に配置され、半球状の凹部を含む中央支持体と、
電気モータに接続するように構成された駆動シャフトと、
前記駆動シャフトに接続するように構成された偏心部と、
ボールジョイントを形成し、前記中央支持体の前記半球状の凹部の内部に配置されるように構成されたボールと、
前記ハウジング内部に配置され、ピボット・ボールを収容するように構成された半球状の凹部を有する摂動ヨークであって、前記偏心部の回転によって前記ヨークが前記ボールの周囲を移動するように前記摂動ヨークは前記偏心部に接続するように構成され、
前記ヨークに接続された連結ロッドと、
前記連結ロッドに接続されたピストンと、
前記ピストンを収容するように構成されたシリンダとからなり、及び
前記ボールの周囲を前記ヨークが移動することにより前記ピストンが前記シリンダの内部を往復運動することを特徴とする圧力または真空形成用の摂動ポンプ。
【請求項２】
前記中央支持体は前記ボールの位置の保持を補助するための複数の突起を含む請求項１の摂動ポンプ。
【請求項３】
前記ヨークは前記ボールの位置の保持を補助するように構成された複数の突起を含む請求項１の摂動ポンプ。
【請求項４】
前記ポンプは案内ロッドを含む請求項１の摂動ポンプ。
【請求項５】
前記ヨークは、前記ヨークが前記ボールジョイントの周囲で回転するのを防止するために前記案内ロッドに摺動可能に係合するように構成された保持スロットを含む請求項４の摂動ポンプ。
【請求項６】
前記ピストンは、ガスが前記ピストンを通じて前記シリンダに入ることができるように構成されたバルブを含む請求項１の摂動ポンプ。
【請求項７】
前記シリンダは、ガスが前記シリンダから出ることができるように構成された開口部を含む請求項１の摂動ポンプ。
【請求項８】
前記ヨークは、テーパ付き側面を有する偏心ピンによって前記偏心部に枢着される請求項１の摂動ポンプ。
【請求項９】
前記摂動ポンプは、バルブヘッドを含む請求項１の摂動ポンプ。
【請求項１０】
前記バルブヘッドは、独立した複数の密閉チャンバのための複数の封止面を有する一体型ガスケットを含む請求項９の摂動ポンプ。
【請求項１１】
前記ガスケットは、複数のエラストマ・バルブを含む請求項１０の摂動ポンプ。
【請求項１２】
前記エラストマ・バルブは、ガスが前記シリンダから出ることができるように構成された請求項１１の摂動ポンプ。
【請求項１３】
前記ピストンは、ガスが前記ピストンの中を流れることができるように構成された複数の開口部を含む請求項１１の摂動ポンプ。
【請求項１４】
前記ピストンは、前記複数の開口部と流体連通する環状溝を含む請求項１３の摂動ポンプ。
【請求項１５】
第１の側面、第２の側面および外周部を有するヘッド部と、
前記ヘッド部に接続されたベース部と、
前記ヘッド部の前記外周部に接続され、それを超えて延伸するシールと、
前記ヘッド部の内部に延びる複数の開口部であって、ガスが前記ヘッド部の前記第１の側面から前記第２の側面を通過することができるように構成された前記開口部と、
前記開口部と流体連通する環状溝と、及び
前記ピストンに接続し、選択的にガスが前記開口部を通過できるように構成されたバルブとからなることを特徴とする圧縮器に使用されるピストン。
【請求項１６】
前記バルブは、ガスが前記ヘッド部の前記第１の側面から前記第２の側面まで通過することができる傘状の一方向バルブである請求項１５のピストン。
【請求項１７】
前記シールはカップシールであり、前記カップシールは保持器クリップにより前記ピストンに保持される請求項１５のピストン。
【請求項１８】
前記保持器クリップは、前記ピストンに係合するように付勢される複数のフィンガーを含む請求項１７のピストン。
【請求項１９】
前記ピストンは中央に配置された開口部を含む請求項１５のピストン。
【請求項２０】
前記バルブは、前記中央に配置された開口部内に配置されるように構成された可撓性シャフトを含む請求項１９のピストン。
【請求項２１】
前記可撓性シャフトは、前記バルブを前記ピストンに固定するための保持部材を含む請求項２０のピストン。
【請求項２２】
前記保持部材は前記可撓性シャフトの拡張部の形状を有する請求項２１のピストン。
【請求項２３】
第１の側面、第２の側面および外周部を有するヘッド部と、
前記ヘッド部に接続されたベース部と、
前記ヘッド部の前記外周部に接続され、それを超えて延伸するシールと、
前記ヘッド部の内部に延びる少なくとも１つの通路であって、ガスが前記ヘッド部の前記第１の側面から前記第２の側面を通過することができるように構成された前記少なくとも１つの通路と、
前記ピストンの前記ヘッド部の内部に延びる開口部と、
前記ピストンに接続し、前記開口部内部に配置されるように構成された可撓性シャフトを有するバルブと、
前記可撓性シャフトの拡張部の形状を有し、前記バルブを前記ピストンに固定するように構成された保持部材とからなることを特徴とする圧縮器に使用されるピストン。
【請求項２４】
圧縮ガスの漏出を防止するように構成された内部エラストマ・シール部材と、
圧縮ガスの漏出を防止するように構成された外部エラストマ・シール部材と、
前記内部及び外部エラストマ・シール部材の間に延伸する複数のリブ部材と、
前記内部及び外部のエラストマ・シール部材のうち前記一つに接続された複数のエラストマ・バルブ部材からなることを特徴とする一体型の圧縮機シールおよびバルブ構造。
【請求項２５】
前記連結ロッドに前記ヨークのアームを枢着し、前記シリンダ内部でピストンの往復運動の間前記連結ロッドと前記アームの接続が維持されるように、アーム及び連結ロッドに嵌合するように構成された可撓性スリーブを更に含むことを特徴とする請求項１の摂動ポンプ。
【請求項２６】
ハウジングと、
前記ハウジング内部に配置され、アームを有する摂動ヨークと、
前記アームに整列配置され、第１の端部でピストンに結合された連結ロッドと、
前記ピストンを収容するように構成されたシリンダと、及び
前記連結ロッドに前記ヨークのアームを枢着し、前記シリンダ内部でピストンの往復運動の間前記連結ロッドと前記アームの接続が維持されるように、アーム及び連結ロッドに嵌合するように構成された可撓性スリーブとからなることを特徴とする圧力または真空形成用の摂動ポンプ。
【請求項２７】
アームは凹部を含むように形成される請求項２６の摂動ポンプ。
【請求項２８】
連結ロッドは第２の端部で凹部を含むように形成される請求項２７の摂動ポンプ。
【請求項２９】
前記ポンプは、シリンダ内部でピストンが往復運動する間、前記アームが前記ボールの周囲で前記連結ロッドに対して回転することができるように、前記連結ロッド及び前記アームに形成された凹部の内部に配置されるボールを含む請求項２８の摂動ポンプ。
【請求項３０】
前記アームは、前記アームに対して前記スリーブを保持する際に補助するように構成された戻り止めを含む請求項２６の摂動ポンプ。
【請求項３１】
前記連結ロッドは、前記連結ロッドにスリーブを保持する際に補助するように構成された戻り止めを含む請求項３０の摂動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明はポンプに関するものであり、特に、摂動ポンプ（nutating pump）に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
結果的にポンピング運動となるようにピストンを往復運動させるための環状のロッキング（rocking）あるいはウォブル（wobble「揺動」）運動を行う摂動（nutating）部材を備えた摂動ポンプは公知である。例えば、米国特許第５，００７，３８５号は、ウォブル部材とハウジングの間に球面ベアリングあるいはクロス型自在ジョイントを使用するメカニズムを開示する。ウォブル部材は、駆動シャフトによって偏心的に駆動され、ボールジョイントあるいは他の車軸ジョイント（pivot joint）によって線形に往復運動するピストンに接続されたアームを備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらのタイプのメカニズムは、典型的には多数の摺動面を有するので、多数のベアリングを有することになり、各ベアリングは、全体構造を比較的複雑で、組み立てが難しく、かつ高価なものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（発明の概要）
本発明は、クロス型自在ジョイントが摂動部材をハウジングに接続し、ボールジョイントが摂動部材をピストンロッドに接続し、ピストンロッドはピストンヘッドに固定され、それによりピストンヘッドがポンプシリンダ内で揺動する摂動ポンプを提供する。これによってピストンロッドとピストンヘッド間のベアリング接続を避けることができ、一方では、ピストンヘッドの側面負荷を除去するために、ハウジングに摂動部材を接続する自在ジョイントを使用するという利点を得ることができる。
【０００５】
本発明の他の特徴によれば、ポンプシリンダ内でのピストンヘッドのウォブル運動を最小限にするために、ピストンロッドは比較的長く形成されている。ピストンロッドを長くできるほど、ポンプシリンダ内でのピストンヘッドの揺動は少なくなる。すなわち、例えば、自在ジョイントの傾斜角度が１２°の場合、十分長いピストンロッドであれば、ピストンヘッドは１°傾斜するのみである。ポンプシリンダの軸方向に整列配置されたピストンヘッドの傾斜が少ないため、ウォブルピストンで一般的に使用される、ピストンカップ、あるいは分割リングシール（内燃往復機関及びある種の往復ポンプで一般的に使用されるタイプの分割リング）を使用することができる。分割リングシールは、一般に磨耗寿命が長くガス漏れが少ないと考えられ、ウォブルピストンカップは、ウォブルピストンヘッドの比較的大きな傾斜角度も適切にシールすることができる。
【０００６】
自在ジョイントはウォブル部材が被る捩り荷重を担持し、ピストンの側面負荷を低減することができるため、ハウジングに摂動部材を接続するには自在ジョイントを使用することが望ましい。ピストンの側面負荷は、磨耗を増大させ、寿命を短くし、ポンプの耐用年数に亘るガス漏れを増やす。
【０００７】
更に、Ｕ−ジョイント及びピストンロッドにウォブル部材を接続するソケットジョイントの使用によって可能となる長いストロークは、小さな空間での高い流量を実現し、これは他のタイプの摂動ポンプの設計よりもはるかに高い流量である。ピストンカップの代わりに分割リングシールを使用することで、摩擦負荷の減少に役立ち、より高い効率を提供する。
【０００８】
本発明の上記及び他の目的及び効果は、以下の詳細な説明で明らかになるであろう。発明の詳細な説明において、本発明の好適な実施の形態を示す添付図面が参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（好適な実施の形態の説明）
本発明のポンプ１０は、その数がいくつであってもよいハウジング１２、一対の互いに対向した圧縮ピストン１４（一方のみが示され、他方は図示された一方から１８０°離れている。図１は９０°断面図である）、一対の真空ピストン１６（一方のみが示され、他方の真空ピストン１６は図示された一方と対向しており、図示された駆動シャフト１８の軸周りで１８０°離れている）。各ピストン１４，１６は、ヘッド１４Ａ又は１６Ａ、及びロッド１４Ｂ又は１６Ｂを夫々有している。ヘッド１４Ａ及び１６Ａは、各ポンプシリンダ２０及び２２内において僅かなウォブル運動を伴って往復運動する。ヘッド１４Ａ及び１６Ａは、望ましくは夫々ポリテトラフルオロエチレン複合材料からなり、分割リングシール１４Ｃ，１６Ｃを有し、それらはシリンダ２０,２２の壁面に摺動シールを実現する。ヘッド１４Ａ及び１６Ａは、シリンダ内でピストンが揺動する際の良好なシーリングを維持するために、望ましくはその外表面においてシリンダ半径に等しい半径を有する。シリンダ２０内のポンピングチャンバへの吸入弁２４及びポンピングチャンバからの排出弁２６が夫々設けられ、シリンダ２２のポンピングチャンバへの吸入弁２８及びポンピングチャンバからの排出弁３０が夫々設けられている。本発明は、圧縮単独のあるいは真空単独のポンプにも適用することができる。その場合には、ガス・パルセーション（gas pulsation）を最小限にするために、奇数個の、例えば３個又は５個の、ピストンを設けることが望ましい。
【００１０】
シリンダ２０への吸気は、孔部３６を通って吸入チャンバ３４に入り、圧縮空気はシリンダ２０から出て弁２６を通って排出チャンバ３６に入り、破線４０によって示されるように、排出チャンバ３６からチャンバ３６と連通しているコネクタチューブ３８を通る。真空シリンダ２２への吸気は、孔部４２を通って消音ハウジング４４に入り、孔部４６を通ってハウジング１２の内部に入り、ピストンヘッド１６Ａを通過し、弁２８を通って、シリンダ２２のポンピングチャンバ内に入る。真空シリンダ２２からの圧縮排気は、弁３０を通って排出チャンバ４８に入り、排出チャンバ４８から出て孔部５０を通り、あるいは破線５４に示されるように、チャンバ４８と連通しているコネクタチューブ５２を通る。コネクタチューブ３８及び５２は消音チャンバ４４を通過するため、真空チャンバへの吸気口４２及び圧縮及び真空ポンプからの排気口を含む、ポンプの接続の全てをポンプの端部に設けることができる。もし必要であれば、チューブ３８及び５２のようなコネクタチューブを圧縮シリンダ２０の吸気口のために設けることもできる。
【００１１】
クロス型自在ジョイント５６は、コネクタ５８に軸止された２本の対向したアームと、ウォブル部材６０に軸止された （前記第１の２本の対向したアームに対して９０°の角度にある）他の２本の対向したアームを備えている。ここで用いられる「対向する」は２本のアームが１８０°離れていることを意味する。ウォブル部材６０は、自在ジョイント５６と反対の端部において、ベアリング６２の外側軸受けを載置する。ベアリングの内部軸受けは、駆動シャフト１８に対して角度を有し中心を外れて固定された偏心スタブシャフト６４上に押圧される。駆動シャフト１８は、ハウジング１２に固定子が固定されたモータ６８によって駆動され、ベアリング７０によってハウジング１２に軸止される。自在ジョイント５６の中心はシャフト１８の軸上にある。シャフト１８が回転すると、偏心器６４はウォブル部材６０に対して自在ジョイント５６によりウォブル運動を与えることができるので、２つの圧縮ピストン１４（シャフト１８の軸回りに互いに１８０°の位置にある）は、互いに１８０°位相がずれ、シャフト１８の軸回りに圧縮ピストン１４に対して９０°に位置する（及び、それらはシャフト１８の軸回りに互いに１８０°の位置にある）２つの真空ピストン１６は、互いに１８０°位相がずれる。
【００１２】
ウォブル部材６０は、４本のピストンロッド１４Ｂ及び１６Ｂに向かって延びるアーム７４を有する。アーム７４は、各ピストンロッド内に延び、その端部にボールヘッド７６を有する。ピストンロッド１４Ｂ及び１６Ｂは中空であり、各々内部に固定半ソケット７８及び付勢半ソケット８０を含む。圧縮ピストンロッド１４Ｂの各固定半ソケット７８は、ロッド１４Ｂ内に含まれるスペーサチューブ８２によってピストンヘッド１４Ａから一定の間隔に保たれ、真空ピストンロッド１６Ｂの固定半ソケット７８は、ロッド１６Ｂの端部８４に圧着されることより真空ピストンヘッド１６Ａから一定の間隔に保たれている。各圧縮ピストンロッド１４Ｂの付勢半ソケット８０は、端部８４に圧着されることでロッド１４Ｂ内に保持されたバネ８６によって、ボールヘッド７６に向かって及びピストンヘッド１４Ａに向かって付勢される。真空ピストン１６の半ソケット８０は、各ピストンロッド１６Ｂ内部でスペーサチューブ８８に対して作用する他の端部を有するバネ８６によって、ボールヘッド７６に対して、またピストンヘッド１６Ａから離れるように付勢される。バネ８６は、ボールヘッド７６に予圧を加えるが、（自身が及ぼす力以外の）各ピストンの働きストローク（working stroke）の力の影響を受けない。なぜなら、圧縮ピストンの動力ストローク上の（すなわち、上死点に向かっていく）スペーサチューブ８２及び半ソケット７８によって、ボールヘッド７６と圧縮ピストンヘッド１４Ａの間が固結されるからであり、また、半ソケット７８及びそれに圧着されたピストンロッド１６Ｂによって、動力ストローク上の（すなわち、下死点に向かっていく）ボールヘッド７６と真空ピストンヘッド１６Ａの間が固結されるからである。また、ピストンロッド１４Ｂ，１６Ｂのボールとウォブル部材６０のソケットについては、ボールとソケットのジョイントを逆にしてもよい。
【００１３】
あるいは、圧縮器への適用において、図２〜図１０に示されるタイプの摂動ポンプ１００は、ポンプ動作を行うために効果的にピストンを往復運動させるように設計されている。摂動ポンプ１００（図２および３に最もよく示される）は、複数の固定具１０８を使用してバルブヘッド１０４およびバルブ板１０６に固定されたハウジング１０２を含む。ハウジング１０２は、整列ピン１１０を使用してバルブヘッド１０４およびバルブ板１０６に対して位置決めされる。整列ピン１１０が示されているが、適切にハウジング１０２をバルブヘッド１０４及びバルブ板１０６に整列させるために、成形された整列チャネル、タブなどを含む他の整列手段を利用することができると考察される。
【００１４】
図２及び３は、シリンダ１１２およびピストン１１４を示す。本開示の摂動ポンプ１００は、３シリンダ設計であって、所定の点の周囲で揺動または摂動するように設計されているヨーク１１６を含む。３本のシリンダが示されているが、１本、２本、３本、又はそれ以上のシリンダを使用することができ、請求された発明の範囲内であると考察される。
【００１５】
摂動ポンプ１００のヨーク１１６は、ピストン１１４の連結ロッド１２０と係合するように構成された複数のアーム１１８を含む。ヨーク１１６は、案内ロッド１２４と摺動可能に係合するように構成された保持スロット１２２を含む。案内ロッド１２４は第１の端部１２６がハウジング１０２に固定され、第２の端部１２８がバルブ板１０６に固定される。ヨーク１１６は、ピボット・ボール１３４を収容するように構成された球状凹部１３２を含む凹部を備えた中心部１３０を含む。球状凹部１３２の周囲にはボール１３４を凹部１３２の内部に保持するのを補助する複数の突起１３６がある。ヨーク１１６は、円筒状凹部１４０を含む底部１３８も含む。円筒状凹部１４０は、テーパ付き偏心ピン１４２を収容するように構成されている。図５に最もよく示されるように、テーパ付き偏心ピン１４２はヨーク１１６の底部１３８の円筒状凹部１４０内部に配置されるように構成された第１の端部１４４を有する。テーパ付き偏心ピン１４２は隙間１４６、１４８を形成するようにテーパをつけた側壁１４４を含み、隙間１４６，１４８は摂動ポンプ１００の操作中に円筒状凹部１４０内部でテーパ付きピンが固着するのを防止するための付加的トレランスを提供する。
【００１６】
ハウジング１０２は、ヨーク１１６およびピストンアセンブリを収容する。ハウジングは、固定具１０８を収容するための開口部を含む複数のフランジ１５０を含む。ハウジング１５２は、ボール１３４を収容するように構成された球状凹部１５４を含む中央支持体１５２を含む。中央支持体シャフト１５２は、球状凹部１５４の内部でピボット・ボール１３４を保持するように構成された複数の突起１５６も含む。中央支持体シャフト１５２の突起１５６は、ピボット・ボール１３４が球状凹部１３２、１５４の内部に配置されるときに、突起１５６がヨーク１１６の突起１３６の間に配置されるように設計されている。ピボット・ボール１３４が球状凹部１３２、１５４の内部に配置されるとき、突起１３６、１５６はその位置を保持するためにボール１３４を囲む。
【００１７】
ヨーク１１６は、偏心部１５８を用いて摂動される。偏心部１５８は、図４に示すようにモータ１６２の駆動シャフト１６０に接続されている。モータ１６２によって回転される偏心部１５８はテーパ付き偏心ピン１４２を収容するように構成された傾斜孔１６４を含む。傾斜孔１６４は駆動シャフト１６０の中心線に対して所定の角度にヨーク１１６の中心線を配置し、それによりヨーク１１６はボール１３４の周囲を摂動する。ヨーク１１６の不必要な回転を防止するために、保持スロット１２２は案内ロッド１２４に係合する。
【００１８】
ヨーク１１６のアーム１１８は、ピストン１１４の連結ロッド１２０に係合するように設計されている。アームは、ボール１７０を収容するように構成された球状凹部１６８を含む端部１６６を含む。アームは戻り止め１７２も含む。アーム１１８の端部１６６に対向するのは連結ロッド１２０の上部１７６である。連結ロッド１２０の上部１７６はまた、ボール１７０に係合する球状凹部１７８を含み、ゴム・ブートまたはスリーブ１７４に係合する戻り止め１８１を更に含む。この構成により、ヨーク１１６のアーム１１８は連結ロッド１２０に対して下方への力を及ぼすことができる。図示された特定のスリーブの構成は圧縮ピストンに使用することができる。
【００１９】
図６および図７に最もよく示されるように、ピストン１１４には連結ロッド１２０が形成され、ヘッド部１８０およびベース部１８２を含む。ピストン１１４のヘッド部１８０は、シリンダ１１２の内壁に係合するように構成されたピストン・カップ型シールを含む。ピストン・カップ型シール１８４は、保持クリップ１８６を用いて所定の位置に保持される。保持カップ１８６は、ピストンヘッド部１８０の方へ付勢され、リップ１９０の下に固定されている複数のフィンガー１８８を含む。
【００２０】
ピストン１１４のベース部１８２は、吸入弁のための開口部を形成する。開示された実施例のベース部１８２は、一対の吸入スロット１９４に至る一対のテーパ付き開口部１９２を含む。また、吸入弁１９８のゴム・ステム１９６も図３に示される。スロット１９４は、吸気がシリンダ１１２を通過することを可能にする複数の吸入開口部２００に至る。吸入開口部２００は溝２０２によって相互接続される。溝２０２はまた開口部２００と吸入弁１９８間の通路を減少させる。溝の全体的な機能は、シリンダ１１２に入る気流を改善することである。中央の開口部２０４は、図示された傘バルブ１９８のゴム・ステム１９６が上方へ移動し、テーパ付き開口部１９２の中に入ることができるように設計されている。
【００２１】
吸入弁１９８は、傘状のエラストマ材料から製造される。吸入弁１９８は、開口部２００及び溝２０２をカバーするように構成されたエラストマ・バルブヘッド２１０を含む。吸気が必要なときには、バルブヘッド２１０の端部は、空気またはガスがピストンヘッド部１８０を通過することができるように曲がる。吸入弁１９８はまた、バルブヘッド２１０が形成され、ピストン１１４の開口部２０６に螺入するように構成されたエラストマ・バルブステム１９６を含む。エラストマ・バルブステム１９６は、所定の位置にバルブ１９８を固定するバルジ部２０８を含む。バルブ１９８をピストン１１４に取付ける際、ステム１９６は開口部２０６に螺入され、バルジ部２０８が開口部２０６を出るまで引き出される。バルジ部２０８が所定の位置に配置されると、余分なバルブステム材料は切り離され除去される。
【００２２】
図８は、摂動ポンプ１００のバルブヘッド１０４を示す。バルブヘッド１０４は、バルブ板１０６にバルブヘッド１０４を封止するように構成された一体的圧縮器シールおよびバルブ構造２０４を含む。圧縮器シール２０４は、モータ駆動シャフト１６０の周囲から圧縮ガスが漏出するのを防止するように構成された内部エラストマ・シール部材２１２を含む。内部シール部材２１２の位置を保持するために、一対の環状リング２１８、２２０がバルブヘッド１０４に形成される。圧縮器シール２０４はまた、圧縮ガスの漏出を防止するように構成された外部エラストマ・シール部材２１４を含む。例えば図８に示すように、内部及び外部のエラストマ・シール部材２１２、２１４の間に延伸する複数のリブ部材２１６によって、内部及び外部シール部材２１２、２１４は、相互接続することができる。図８に示す実施例において、圧縮器シール２０４は、例えば、内部又は外部のエラストマ・シール部材２１２、２１４に接続することができ、あるいはバルブ部材２２２が内部及び外部シール部材２１２、２１４の間をブリッジするように改良された場合には、両方に接続することができるエラストマ・バルブ部材２２２を含む。バルブ部材２２２はエラストマ・シール部材２１２、２１４から分離してもよいと考察される。
【００２３】
使用の際、駆動シャフト１６０および偏心部１５８の回転によって、傾斜孔１６４に取り付けられた偏心ピン１４２は駆動シャフト１６０の周囲を回転する。偏心ピン１４２の回転によって、ヨーク１１６はピボット・ボール１３４の周囲で摂動又は揺動する。案内ロッド１２４を用いてヨーク１１６の回転が防止される。ヨーク１１６の揺動運動によりアーム１１８が振動し、連結ロッド１２０およびピストン１１４に対して順番に下方及び上方への力を加える。シリンダ１１２内部でのピストン１１４の往復運動によって、ピストン１１４が上方に移動するときには吸入弁１９８はピストン１１４の開口部２００に空気またはガスが通過することを可能にさせ、ピストン１１４が下方に移動するときにはシリンダ１１２内部の空気を圧縮する。ピストン１１４の下方への移動によって、圧縮器シール２０４のバルブ部材２２２は、空気またはガスがシリンダ１１２からバルブヘッド１０４を通過し、最終的には圧縮器１００から排出されることを可能にする。
【００２４】
本発明の好適な実施の形態は詳細に説明された。記載した好適な実施の形態に対して多数の変更及び変形例が可能であることは当業者には明らかである。例えば、ピストンロッドが十分長く形成され、あるいは、分割リングシールを使用できる程度にピストンのウォブルが低減される場合には、カップ型シールよりも分割リングシールを使用することができる。従って、本発明は記載された実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明を包含するポンプを図示する９０°切断線に沿った断面概略図である。
【図２】図２はポンプの他の実施例の斜視図である。
【図３】図３はポンプの断面概略図である。
【図４】図４はヨークの部分拡大図である。
【図５】図５は偏心ピンの拡大図である。
【図６】図６はポンプのピストンの斜視図である。
【図７】図７はピストンの他の斜視図である。
【図８】図８はバルブヘッドの斜視図である。
【図９】図９はヨークの上部部分の斜視図である。
【図１０】図１０はピストンの断面図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成20年7月1日(2008.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内部に配置され、半球状の凹部を含む中央支持体と、
電気モータに接続するように構成された駆動シャフトと、
前記駆動シャフトに接続するように構成された偏心部と、
ボールジョイントを形成し、前記中央支持体の前記半球状の凹部の内部に配置されるように構成されたボールであって、前記中央支持体は前記ボールの位置の保持を補助するための複数の突起を含み、
前記ハウジング内部に配置され、ピボット・ボールを収容するように構成された半球状の凹部を有する摂動ヨークであって、前記偏心部の回転によって前記ヨークが前記ボールの周囲を移動するように前記摂動ヨークは前記偏心部に接続するように構成され、
前記ヨークに接続された連結ロッドと、
前記連結ロッドに接続されたピストンと、
前記ピストンを収容するように構成されたシリンダとからなり、及び
前記ボールの周囲を前記ヨークが移動することにより前記ピストンが前記シリンダの内部を往復運動することを特徴とする圧力または真空形成用の摂動ポンプ。
【請求項２】
前記ポンプは案内ロッドを含む請求項１の摂動ポンプ。
【請求項３】
前記ヨークは、前記ヨークが前記ボールジョイントの周囲で回転するのを防止するために前記案内ロッドに摺動可能に係合するように構成された保持スロットを含む請求項２の摂動ポンプ。
【請求項４】
前記ピストンは、ガスが前記ピストンを通じて前記シリンダに入ることができるように構成されたバルブを含む請求項１の摂動ポンプ。
【請求項５】
前記シリンダは、ガスが前記シリンダから出ることができるように構成された開口部を含む請求項１の摂動ポンプ。
【請求項６】
ハウジングと、
前記ハウジング内部に配置され、半球状の凹部を含む中央支持体と、
電気モータに接続するように構成された駆動シャフトと、
前記駆動シャフトに接続するように構成された偏心部と、
ボールジョイントを形成し、前記中央支持体の前記半球状の凹部の内部に配置されるように構成されたボールと、
前記ハウジング内部に配置され、ピボット・ボールを収容するように構成された半球状の凹部を有する摂動ヨークであって、前記ヨークは、テーパ状側面を有する偏心ピンによって前記偏心部に枢着され、前記偏心部の回転によって前記ヨークが前記ボールの周囲を移動するように前記摂動ヨークは前記偏心部に接続するように構成され、
前記ヨークに接続された連結ロッドと、
前記連結ロッドに接続されたピストンと、
前記ピストンを収容するように構成されたシリンダとからなり、及び
前記ボールの周囲を前記ヨークが移動することにより前記ピストンが前記シリンダの内部を往復運動することを特徴とする圧力または真空形成用の摂動ポンプ。
【請求項７】
前記摂動ポンプは、バルブヘッドを含む請求項６の摂動ポンプ。
【請求項８】
前記バルブヘッドは、独立した複数の密閉チャンバのための複数の封止面を有する一体型ガスケットを含む請求項７の摂動ポンプ。
【請求項９】
前記ガスケットは、複数のエラストマ・バルブを含む請求項８の摂動ポンプ。
【請求項１０】
前記エラストマ・バルブは、ガスが前記シリンダから出ることができるように構成された請求項９の摂動ポンプ。
【請求項１１】
前記ピストンは、ガスが前記ピストンの中を流れることができるように構成された複数の開口部を含む請求項９の摂動ポンプ。
【請求項１２】
前記ピストンは、前記複数の開口部と流体連通する環状溝を含む請求項１１の摂動ポンプ。
【請求項１３】
第１の側面、第２の側面および外周部を有するヘッド部と、
前記ヘッド部に接続されたベース部と、
前記ヘッド部の前記外周部に接続され、それを超えて延伸するシールであって、前記シールはカップシールであり、前記カップシールは保持クリップにより前記ピストンに保持され、
前記ヘッド部の内部に延びる複数の開口部であって、ガスが前記ヘッド部の前記第１の側面から前記第２の側面を通過することができるように構成された前記開口部と、
前記開口部と流体連通する環状溝と、及び
前記ピストンに接続され、前記開口部内部に配置されるように構成された可撓性シャフトを有するバルブとからなることを特徴とする圧縮器に使用されるピストン。
【請求項１４】
前記保持器クリップは、前記ピストンに係合するように付勢される複数のフィンガーを含む請求項１３のピストン。
【請求項１５】
前記ピストンは中央に配置された開口部を含む請求項１３のピストン。
【請求項１６】
中央に配置された開口部と、
第１の側面、第２の側面および外周部を有するヘッド部と、
前記ヘッド部に接続されたベース部と、
前記ヘッド部の前記外周部に接続され、それを超えて延伸するシールと、
前記ヘッド部を通じて延び、ガスが前記ヘッド部の前記第１の側面から前記第２の側面を通過することができるように構成された複数の開口部と、
前記複数の開口部と流体連通する環状溝と、
前記ピストンに接続し、選択的にガスが前記開口部内部を通過できるように構成されたバルブとからなり、及び
前記バルブは前記中央に配置された開口部内部に位置するように構成された可撓性シャフトを含むことを特徴とする圧縮器に使用されるピストン。
【請求項１７】
前記可撓性シャフトは、前記バルブを前記ピストンに固定するための保持部材を含む請求項１６のピストン。
【請求項１８】
前記保持部材は前記可撓性シャフトの拡張部の形状を有する請求項１７のピストン。
【請求項１９】
第１の側面、第２の側面および外周部を有するヘッド部と、
前記ヘッド部に接続されたベース部と、
前記ヘッド部の前記外周部に接続され、それを超えて延伸するシールと、
前記ヘッド部の内部に延びる少なくとも１つの通路であって、ガスが前記ヘッド部の前記第１の側面から前記第２の側面を通過することができるように構成された前記少なくとも１つの通路と、
前記ピストンの前記ヘッド部の内部に延びる開口部と、
前記ピストンに接続され、前記開口部内部に配置されるように構成された可撓性シャフトを有するバルブと、
前記可撓性シャフトの拡張部の形状を有し、前記バルブを前記ピストンに固定するように構成された保持部材とからなることを特徴とする圧縮器に使用されるピストン。
【請求項２０】
前記連結ロッドに前記ヨークのアームを枢着し、前記シリンダ内部でピストンの往復運動の間前記連結ロッドと前記アームの接続が維持されるように、アーム及び連結ロッドに嵌合するように構成された可撓性スリーブを更に含むことを特徴とする請求項１の摂動ポンプ。
【請求項２１】
ハウジングと、
前記ハウジング内部に配置され、アームを有する摂動ヨークと、
前記アームに整列配置され、第１の端部でピストンに結合された連結ロッドと、
前記ピストンを収容するように構成されたシリンダと、及び
前記連結ロッドに前記ヨークのアームを枢着し、前記シリンダ内部でピストンの往復運動の間前記連結ロッドと前記アームの接続が維持されるように、アーム及び連結ロッドに嵌合するように構成された可撓性スリーブとからなることを特徴とする圧力または真空形成用の摂動ポンプ。
【請求項２２】
アームは凹部を含むように形成される請求項２１の摂動ポンプ。
【請求項２３】
連結ロッドは第２の端部で凹部を含むように形成される請求項２１の摂動ポンプ。
【請求項２４】
前記ポンプは、シリンダ内部でピストンが往復運動する間、前記アームが前記ボールの周囲で前記連結ロッドに対して回転することができるように、前記連結ロッド及び前記アームに形成された凹部の内部に配置されるボールを含む請求項２３の摂動ポンプ。
【請求項２５】
前記アームは、前記アームに対して前記スリーブを保持する際に補助するように構成された戻り止めを含む請求項２４の摂動ポンプ。
【請求項２６】
前記連結ロッドは、前記連結ロッドにスリーブを保持する際に補助するように構成された戻り止めを含む請求項２５の摂動ポンプ。
【国際調査報告】
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