(57)【要約】  酸素濃縮器は、１つまたは複数の両頭ピストンおよびシリンダを有する揺動板圧縮機を含む。圧縮機の揺動板は、軸が回転しても回転しないが、軸に対して軌道的に傾斜し、それによって両頭ピストンをそれぞれのシリンダ内で移動させる。【選択図】図３
2019522146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動板圧縮機において、
回転軸芯を中心に軸を回転させるモータと、
少なくとも１つの遠位取付部材を有する揺動板であって、前記軸が回転したときに前記遠位取付部材が往復運動するように前記軸に結合された、揺動板と、
両頭ピストンアセンブリとを含み、
２つの圧縮チャンバを画定するように少なくとも１つの単一シリンダが前記両頭ピストンアセンブリを受けており、前記シリンダは、前記遠位取付部材が前記ピストンアセンブリを貫通するように、前記揺動板が通って前記ピストンアセンブリと係合する窓を含み、前記ピストンアセンブリは、前記軸が回転すると、前記回転軸芯に平行な第２の軸芯に沿って前記シリンダ内を往復運動し、前記遠位取付部材は概ね前記第２の軸芯に沿った軸方向経路で往復運動する、揺動板圧縮機。
【請求項２】
前記揺動板の回転を防止するように構成された揺動回転防止装置をさらに備えた、請求項１に記載の揺動板圧縮機。
【請求項３】
前記揺動回転防止装置は、前記揺動板に枢動可能に連結され、前記シリンダの外部に対して摺動するように構成された、シューを含む、請求項２に記載の揺動板圧縮機。
【請求項４】
前記シリンダに対する前記ピストンアセンブリの回転を防止するように構成されたピストン回転防止装置をさらに備えた、請求項１に記載の揺動板圧縮機。
【請求項５】
前記ピストン回転防止装置は、前記揺動板に設けられて前記ピストンアセンブリの一部に対して摺動するように構成されたフランジを含む、請求項４に記載の揺動板圧縮機。
【請求項６】
前記ピストンアセンブリの前記一部は、前記ピストンアセンブリの反対側どうしのヘッド間で延在する柱を含む、請求項５に記載の揺動板圧縮機。
【請求項７】
前記ピストン回転防止装置は、前記ピストンアセンブリの軸方向スロットと係合し、前記軸方向スロット内に横方向に拘束された、ピストンガイドプラグを含む、請求項４に記載の揺動板圧縮機。
【請求項８】
前記ピストンアセンブリは、前記揺動板の前記遠位取付部材と係合する対向するコネクティングロッドを含む、請求項１に記載の揺動板圧縮機。
【請求項９】
前記遠位取付部材は、球状要素を含む、請求項１記載の揺動板圧縮機。
【請求項１０】
前記揺動板の前記遠位取付部材に対して所定の配置で前記コネクティングロッドを一時的に調整するように構成された組立工具をさらに備えた、請求項８に記載の揺動板圧縮機。
【請求項１１】
前記揺動板圧縮機は、少なくとも部分的に乾式潤滑剤を含む材料で作られた、請求項１に記載の揺動板圧縮機。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのシリンダは、少なくとも１つの真空シリンダまたは少なくとも１つの圧力シリンダを含む、請求項１に記載の揺動板圧縮機。
【請求項１３】
少なくとも２つの真空シリンダと１つの圧力シリンダとを含む複数のシリンダをさらに備えた、請求項１に記載の揺動板圧縮機。
【請求項１４】
前記揺動板は、少なくとも１つのベアリングを介して、前記回転軸芯を中心に軌道的に傾斜させるように前記軸に対して角度を有するように前記軸に取り付けられた、請求項１に記載の揺動板圧縮機。
【請求項１５】
前記遠位取付部材は、概ね前記第２の軸芯に沿って画定される三次元軌道で実質的に往復運動する、請求項１に記載の揺動板圧縮機。
【請求項１６】
酸素濃縮器において、
濃縮器と、
揺動圧縮機であって、
回転軸芯を中心に軸を回転させるモータと、
少なくとも２つのボールを有する揺動板であって、各ボールが前記揺動板の異なる遠位部分にあり、前記軸が回転したときに前記ボールの各々が往復運動するように前記軸に結合された、揺動板と、
両頭ピストンアセンブリと、
２つの圧縮チャンバを画定させるために前記両頭ピストンアセンブリを受ける少なくとも１つの単一シリンダであって、前記ピストンが前記ボールのうちの関連する１つに取り付けられるように前記揺動板が通って前記ピストンアセンブリと係合する窓を含み、前記軸が回転すると前記ピストンが前記シリンダ内を往復運動し、前記ボールが前記シリンダの概ね軸芯に沿った軸方向経路で往復運動する、少なくとも１つの単一シリンダと、
を含む、揺動板圧縮機とを備えた、酸素濃縮器。
【請求項１７】
各ピストンは、前記揺動板上の関連するボールと係合する２つの対向するロッドを含む、請求項１６に記載の酸素濃縮器。
【請求項１８】
前記揺動板は、少なくとも１つのベアリングを介して、前記回転軸芯を中心に軌道的に傾斜させるように前記軸に対して角度を有するように前記軸に取り付けられた、請求項１６に記載の酸素濃縮器。
【請求項１９】
前記濃縮器は圧力スイング吸収濃縮器である、請求項１６に記載の酸素濃縮器。
【請求項２０】
前記濃縮器は真空圧力スイング吸収濃縮器である、請求項１６に記載の酸素濃装置。
【請求項２１】
前記ボールは、概ね前記シリンダの軸に沿って画定される三次元軌道で実質的に往復運動する、請求項１６に記載の酸素濃縮器。
【請求項２２】
揺動板をピストンアセンブリと組み立てる方法であって、前記揺動板は少なくとも１つの遠位取付部材を含み、前記ピストンアセンブリはピストンヘッドおよび少なくとも１つのコネクティングロッドを含む、方法において、
前記少なくとも１つのコネクティングロッドに第１の磁気要素を設けるステップと、
所定の位置で前記ピストンヘッドに隣接して組立工具を配置するステップであって、前記組立工具は、前記組立工具が前記ピストンヘッドの所定の位置に隣接して配置されているときに、前記少なくとも１つのコネクティングロッドの前記第１の磁気要素を磁気的に引き寄せて所定の位置に少なくとも１つのコネクティングロッドを付勢するように構成された第２の磁気要素を含む、ステップと、
前記少なくとも１つの遠位取付部材を前記少なくとも１つのコネクティングロッドと係合させるステップと、
前記ピストンヘッドから前記組立工具を取り外すステップと、を備えた、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
［０００１］  本出願は、２０１７年７月２５日にＰＣＴ国際特許出願として出願されており、２０１６年７月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／３６６，４０８号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］  携帯用酸素濃縮器は、慢性閉塞性肺疾患を有する外来患者を治療するために在宅医療市場で一般的に使用されている。酸素濃縮器を携帯可能にするためには、酸素濃縮器は、外来患者に十分な濃縮酸素ガス流を供給しつつ、可能な限り小さくかつ可能な限り軽量にしなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
［０００３］  酸素濃縮器は、圧縮機を使用して高圧供給空気を濃縮器に供給する。圧縮機は通常、粘性のある潤滑剤またはオイルを使用する。そのような潤滑剤または油は、濃縮器内の空気流路を汚染する可能性がある。さらに、酸素濃縮器内の圧縮機は、使用中にかなりの量の振動および騒音を発生させる可能性があり、携帯型濃縮器には不適切である。それ故、圧縮機が騒音、振動、及び重量を減らしながらオイルレスで運転しながら、必要とされる真空／圧力レベル及び流量をより少ない電力消費で提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
［０００４］  概して、本開示は、揺動板圧縮機およびこの圧縮機を使用する酸素濃縮器に関する。１つの可能な構成において、および非限定的な例によって、この圧縮機は、両頭ピストンと関連する揺動板を含む。本開示には、以下の態様を含むがこれに限定されない様々な態様が記載されている。
【０００５】
［０００５］  １つの態様では、モータ、揺動板、両頭ピストンアセンブリ、および少なくとも１つの一体型シリンダを含む揺動板圧縮機である。モータは回転軸芯を中心に軸を回転させる。揺動板は少なくとも１つの遠位取付部材を有し、軸の回転時に遠位取付部材が往復運動するように軸に結合されている。一体型シリンダは両頭ピストンアセンブリを受け入れて２つの圧縮室を画定する。シリンダは、遠位取付部材がピストンアセンブリを貫通するように、揺動板が通ってピストンアセンブリと係合する窓を含み、これにより、ピストンアセンブリは、軸の回転時に回転軸芯と平行な第２の軸芯に沿ってシリンダ内で往復運動し、遠位取付部材は、概して第２の軸芯に沿って軸方向経路で往復運動する。
【０００６】
［０００６］  別の態様では、濃縮器と揺動板圧縮機とを含む酸素濃縮器である。圧縮機は、回転軸芯を中心に軸を回転させるモータと、少なくとも２つのボールを有し、各ボールは揺動板の異なる遠位部分上にあり、各ボールが軸の回転時に往復運動するように軸に結合された揺動板と、両頭ピストンと、２つの圧縮チャンバを画定するように両頭ピストンを受ける少なくとも１つの一体型シリンダであって、ピストンが関連するボールのうちの１つに取り付けられるように、揺動板が通ってピストンアセンブリと係合する窓を含み、これにより、ピストンは、軸の回転時にシリンダ内で往復運動し、ボールは、概してシリンダの軸に沿った軸方向経路で往復運動する、少なくとも１つの一体型シリンダと、を含んでいる。
【０００７】
［０００７］  さらに別の態様では、揺動板をピストンアセンブリと組み立てる方法である。揺動板は少なくとも１つの遠位取付部材を含み、ピストンアセンブリはピストンヘッドと少なくとも１つのコネクティングロッドとを含む。方法は、第１の磁気要素を少なくとも１つのコネクティングロッドに取り付けるステップと、所定の位置でピストンヘッドに隣接して組立工具を配置するステップであって、組立工具は、ピストンヘッドの所定の位置に隣接して配置されているときに、少なくとも１つのコネクティングロッドを所定の位置に付勢するように、少なくとも１つのコネクティングロッドの第１の磁気要素を磁気的に所定の位置に引き寄せるように構成された第２の磁気要素を含む、ステップと、少なくとも１つの遠位取付部材を少なくとも１つのコネクティングロッドに係合させるステップと、
ピストンヘッドから組立工具を取り外すステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】［０００８］  本開示の例示的な実施形態による酸素濃縮システムのブロック図である。
【図２】［０００９］  ガス分離装置の例示的実施形態のブロック図である。
【図３】［００１０］  例示的な圧縮機を概略的に示す。
【図４】［００１１］  図３の圧縮機の断面図である。
【図５】［００１２］  駆動軸の端部に連結された揺動板アセンブリの概略側面図である。
【図６】［００１３］  駆動軸が分離された揺動板アセンブリの概略斜視図である。
【図７】［００１４］  揺動板アセンブリに結合された例示的なピストンアセンブリの斜視図を概略的に示す。
【図８】［００１５］  シリンダ内のピストンアセンブリを概略的に示す。
【図９】［００１６］  第１および第２のピストンヘッド、第１および第２のコネクティングロッド、および球状要素の結合を概略的に示す。
【図１０】［００１７］  揺動板アセンブリに結合された例示的な揺動回転防止装置を概略的に示す。
【図１１】［００１８］  例示的な第２のマニホールドを概略的に示す。
【図１２】［００１９］  例示的な第１のマニホールドを概略的に示す。
【図１３】［００２０］  それぞれのシリンダ内に収容されたピストンアセンブリに結合された、揺動板アセンブリに接続された第２のマニホールドを概略的に示す。
【図１４】［００２１］  圧縮機の冷却装置を概略的に示す。
【図１５】［００２２］  ピストンアセンブリの別の例を概略的に示す。
【図１６】［００２３］  揺動板アセンブリに結合された別の例示的な揺動回転防止装置を概略的に示す。
【図１７】［００２４］  揺動板アセンブリに結合された揺動回転防止装置のさらに別の例を概略的に示す。
【図１８】［００２５］  揺動板アセンブリに結合された揺動回転防止装置のさらに別の例を概略的に示す。
【図１９】［００２６］  圧縮機の別の実施形態の概略断面図である。
【図２０】［００２７］  圧縮機の概略部分図である。
【図２１】［００２８］  揺動板アセンブリとピストンアセンブリとを含む圧縮機の概略部分図である。
【図２２】［００２９］  揺動板アセンブリおよびピストンアセンブリを含む圧縮機の別の概略部分図である。
【図２３】［００３０］  揺動板アセンブリに含まれる別の例示的な軸受要素を概略的に示す。
【図２４】［００３１］  圧縮機の概略部分図である。
【図２５】［００３２］  図２４の圧縮機の別の概略部分図である。
【図２６】［００３３］  ピストンアセンブリの別の例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［００３４］  様々な実施形態が、図面を参照して詳細に説明され、いくつかの図面を通して、同様の符号は同様の部品およびアセンブリを表してある。様々な実施形態への言及は、添付の特許請求の範囲の範囲を限定しない。また、本明細書に記載されているいかなる例も限定することを意図するものではなく、添付の特許請求の範囲に対する多くの可能な実施形態のうちのいくつかを単に記載しているに過ぎない。
【００１０】
［００３５］  一般に、本開示によれば、酸素濃縮器は、１つまたは複数の両頭シリンダを有する揺動板圧縮機を含む。特定の例では、酸素濃縮器は、両頭ピストンを有する揺動板圧縮機設計を使用する。揺動板は、軸の回転軸芯を中心に軌道上で傾斜するような角度で軸に取り付けられている。揺動板は、軸が回転しても回転しないが、軸に対して固定された揺動板の傾斜の角度方向を変え、これにより両頭ピストンをそれぞれのシリンダ内で移動させる。揺動板圧縮機は、空気を加圧することと携帯用酸素濃縮器で使用するために真空を引くことの両方のために粘性潤滑剤（例えば、油またはグリス）を必要としない乾式システムとして構成される。これは携帯用、低ノイズ、低振動、低電力の真空および圧力の組合せポンプである。
【００１１】
［００３６］  揺動板サブアセンブリは、ピンに接続されたベアリンググレードの鋼球を有することができる。ピンは、揺動板の中央ハブに接続されている。ボールベアリングまたはスラストベアリングなどのベアリングが、ハブと軸（すなわち駆動軸）との間に配置されている。各ピストンは、一端でボールと球面嵌合し、反対端でピストンと球面嵌合する１本または２本の脛骨（ｔｉｂｉａｓ）（本明細書ではコネクティングロッドまたはピストンロッドとも呼ばれる）によって、ピストンに関連するシリンダ内で軸方向に駆動される。ピストンの外径は低摩擦耐摩耗塗料で被覆されてもよい。脛骨はやや軸芯から外れて移動してシリンダ内でのボールの非軸芯方向の動きに対応する。動力軸と一致する任意の数のシリンダを、駆動軸から円形に配置することができる。いくつかの例では、シリンダは駆動軸から等距離に配置されている。駆動軸が回転するとき、その軸受はハブと駆動軸とを隔離するので、ハブは回転しない。その代わりに、駆動軸の角度によって決定されるようにハブが揺れるようになっている。いくつかの例では、ハブ上の回転トルクを防ぐために等速（ＣＶ）ジョイントが提供される。ＣＶジョイントは、ＣＶシャフトをマニホールドのような接地されたものに柔軟に取り付けることによってハブと一体化することができる。ＣＶジョイントは、引きずりトルクを減らすことができ、さもなければピストンはシリンダ上の側面荷重に耐えることになる。このように、ＣＶジョイントはピストンでの摩擦をなくし、それによって全体構成に対するエネルギ効率を改善することができる。
【００１２】
［００３７］  ２つのマニホールドはそれらの間のシリンダを捕らえる。いくつかの場合には、マニホールドは互いに鏡像であるため、対向するシリンダヘッドは同じ機能を果たすが１８０度位相がずれている。圧縮機の一例は、正圧流を生成する１つのシリンダ（２つのヘッド）と、負圧流を生成する２つのシリンダ（４つのヘッド）とを有する。覆いを形成して、冷却ガスを圧縮機に通すことができる。このような内部冷却はシステムパッケージサイズを縮小させる。
【００１３】
［００３８］  図１は、本開示の例示的実施形態による酸素濃縮システム１００のブロック図である。いくつかの例では、酸素濃縮システム１００は携帯用酸素濃縮システムである。酸素濃縮システム１００は、ガス分離装置１０２、エネルギ源１０４、１つまたは複数の出力センサ１０６、および制御ユニット１０８を含む。
【００１４】
［００３９］  ガス分離装置１０２は、濃縮酸素ガスを周囲空気から分離するように動作する。ガス分離装置１０２の一例は酸素ガス発生器である。本明細書では、ガス分離装置１０２は空気分離装置または酸素ガス発生器１０２とも呼ばれる。エネルギ源１０４は、酸素ガス発生器１０２の少なくとも一部に電力を供給する。エネルギ源１０４の例は、充電式電池、電池パック、および燃料電池を含む。出力センサ１０６は、ユーザによって必要とされる、またはシステム１００から必要とされる酸素出力を決定するために、ユーザＵの状態および環境などの１つまたは複数の状態を検知するのに使用される。制御ユニット１０８は、出力センサ１０６、空気分離装置１０２、およびエネルギ源１０４に連結されて、１つまたは複数の出力センサ１０６によって検知された１つまたは複数の条件に応答して空気分離装置１０２の動作を制御する。
【００１５】
［００４０］  代替実施形態では、システム１００は、制御ユニット１０８に結合された１つまたは複数の出力センサ１０６を含まない。この実施形態では、流量、酸素濃度レベルなどのシステム１００の条件は、システムに対して一定でもよく、または手動で制御可能であってもよい。例えば、システム１００は、システム１００の酸素出力を制御するために、ユーザ、提供者、医師などが情報、例えば処方酸素レベル、流速などを入力することを可能にするユーザインターフェースを含んでいてもよい。
【００１６】
［００４１］  図２は、ガス分離装置１０２の例示的実施形態のブロック図である。ガス分離装置１０２は、いくつかの例では一体化されている、圧縮機１１２および酸素濃縮器１１４などのポンプを含む。
【００１７】
［００４２］  図示のように、ガス分離装置１０２は、図２のセグメント化された境界線内に示されている１つ以上の要素を含む。周囲空気は、圧縮機１１２によって入口マフラ１１６を通って引き込まれる。いくつかの例では、マフラ１１６は、以下に記載されるように、圧縮機１１２と一体化される。圧縮機１１２は、エネルギ源１０４（例えば、充電式電池）によって供給されるＤＣ電流を流す１つまたは複数のＤＣモータ１１８によって駆動することができる。モータ１１８はまた、熱交換器１２０の冷却ファン部分を駆動することができる。可変速度コントローラまたは圧縮機モータ速度コントローラ１１９は、制御ユニット１０８と一体であるかまたは制御ユニット１０８とは別個であってもよく、電力消費を節約するためにモータ１１８に結合されることが好ましい。圧縮機１１２は、加圧空気を濃縮器１１４に送る。
【００１８】
［００４３］  熱交換器１２０は圧縮機１１２と濃縮器１１４との間に配置されて、濃縮器１１４に入る前に空気を所望の温度に冷却または加熱することができる。フィルタ（図示せず）は圧縮機１１２と濃縮器１１４との間に配置されて、供給空気からあらゆる不純物を除去することができる。圧力変換器１２２は、濃縮器１１４に入る空気流の圧力測定値を得るために、圧縮機１１２と濃縮器１１４との間に配置されることができる。
【００１９】
［００４４］  濃縮器１１４は、周知の方法で最終的に使用者に配送するために酸素ガスを空気から分離する。濃縮器１１４とユーザとの間の供給ライン１２１には、圧力センサ１２３、温度センサ１２５、ポンプ１２７、低圧リザーバ１２９、供給弁１６０、流量および純度センサ１３１、および保存装置１９０のうちの１つまたは複数の構成要素を配置されていてもよい。本明細書で使用されるとき、供給ライン１２１は、管、コネクタ、またはライン内の構成要素を接続するために使用される他の任意の要素を示している。ポンプ１２７はモータ１１８によって駆動されていてもよい。酸素ガスは低圧リザーバ１２９に貯留され、そこから供給ライン１２１を介して使用者に供給される。供給弁１６０は、低圧リザーバ１２９からユーザへの酸素ガスの大気圧での供給を制御するのに使用されてもよい。
【００２０】
［００４５］  排気ガスも濃縮器１１４から追い出されてもよい。いくつかの例では、やはりモータ１１８によって駆動され、圧縮機１１２と一体化され得る真空発生器１２４が、濃縮器１１４からの排気ガスを引き込み、濃縮器１１４の回復および生産性を向上させる。排気ガスは、排気マフラ１２６を通ってシステム１００を出ることができる。濃縮器１１４からの排気流の圧力読み取り値を得るために、圧力変換器１２８が濃縮器１１４と真空発生器１２４との間に配置されることができる。
【００２１】
［００４６］  可変速度コントローラ１１９は、エネルギ源１０４（例えば、充電式電池１０４）に対する圧縮機１１２の電力消費要件を軽減する。可変速度コントローラ１１９を用いて、圧縮機１１２の速度は、ユーザの活動レベル、ユーザの代謝条件、環境条件、または１つまたは複数の出力センサ１０６を介して決定されるようなユーザの酸素要求量を示す他の条件によって変化し得る。例えば、可変速度コントローラは、ユーザの酸素要求量が比較的低いと判断されたとき、例えば、ユーザが座っているとき、寝ているとき、低い高度にいるときなど、モータ１１８の速度を下げることができ、ユーザの酸素要求量が比較的高いかまたはより高いと判断されたとき、例えば、ユーザが立っているとき、ユーザが活動しているとき、ユーザがより高い高度にいるときなどに、モータ１１８の速度を上げることができる。これは、電池１０４の寿命を節約し、電池１０４の重量およびサイズを減少させ、そして圧縮機の摩耗率を減少させ、その信頼性を改善するのを助ける。ユーザの所定の流量で酸素を供給するのに必要な速度および電力でのみ圧縮機を作動させるように圧縮機速度を調整する可変速度コントローラの一例が、米国特許第５，５９３，４７８号および第５，７３０，７７８号に開示されており、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２２】
［００４７］  さらに図２に示すように、濃縮器１１４は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）プロセス、真空圧力スイング吸着（ＶＰＳＡ）プロセス、急速ＰＳＡプロセス、超高速ＰＳＡプロセス、真空スイング吸着（ＶＳＡ）プロセス、および／または他のプロセスなどの１つまたは複数のプロセスを実施するように構成されている。
【００２３】
［００４８］  いくつかの例では、酸素ガス発生器１０２は、限定ではないが、高圧酸素リザーバなどの濃縮器１１４に加えて酸素源も含む。さらに、弁コントローラ１３３は、制御ユニット１０８と一体または分離していてもよく、濃縮器１１４の弁を制御するために濃縮器１１４内の弁電子機器と結合されている。
【００２４】
［００４９］  濃縮器１１４は、主に空気から酸素を分離するものとして説明されているが、濃縮器１１４は、限定されないが、窒素製造のための空気分離、水素精製、空気からの水分除去、および空気からのアルゴン濃縮などの他の用途に使用できることに留意されたい。本明細書で使用されるとき、用語「流体」は気体と液体の両方を含む。
【００２５】
［００５０］  図３および図４を参照すると、本開示の例示的実施形態による圧縮機２００が概して説明されている。特に、図３は例示的な圧縮機２００を概略的に図示し、図４は圧縮機２００の断面図である。
【００２６】
［００５１］  一般に、本開示による圧縮機２００は、特にガス分離装置１０２に出入りする空気および他のガスを圧縮および排出するように動作する揺動板圧縮機である。以下に記載されるように、本開示の圧縮機２００は、圧力スイングガス分離装置、真空スイングガス分離装置、圧力−真空スイングガス分離装置、および任意の適切なガス分離装置などの様々な種類のガス分離装置に対して、変更により、または変更なしに交換可能に使用されるように構成されている。
【００２７】
［００５２］  本実施形態では、圧縮機２００が酸素濃縮器と共に使用されることが主に記載されている。しかしながら、他の例では、本開示の圧縮機２００は、任意の呼吸ケア機器とともに、またはその一部として使用されることができる。さらに他の例では、本開示の圧縮機２００はまた、圧縮ガスまたは真空が必要とされる任意の目的に使用されることができる。
【００２８】
［００５３］  図示の例では、圧縮機２００は小型圧力−真空スイング圧縮機システム用に構成されている。例えば、圧縮機２００は、図２に示すように、真空発生器１２４と一体化された圧縮機１１２に対応していてもよい。後述するように、圧縮機２００は、３つのシリンダ内の３つの両面ピストンによって実施される６ヘッドの種類を提供する。
【００２９】
［００５４］  圧縮機２００は、例えば空気流路に入ることになるオイルまたはグリスなどの粘性潤滑剤を含まない必要がある圧縮性ガス用に構成されている。圧縮機２００からの出力の少なくとも一部は、空気から酸素を分離するガス分離装置に送られる。酸素はその後医療目的または他の目的のために出力される。したがって、粘性潤滑剤が存在しないことにより、ガス分離装置からの酸素出力の質を向上させるのに役立つ。
【００３０】
［００５５］  図３に示すように、圧縮機２００は、圧縮機２００の様々な構成要素を収容および／または支持するハウジング２０２を含む。ハウジング２０２は、一般に、駆動軸２１０（本明細書では軸とも呼ばれる）が周りを回転する回転軸芯Ａに沿って第１の端部２０４と第２の端部２０６との間に延びている。図４に示すように、駆動軸２１０はモータ２２０によって駆動される。いくつかの例では、ハウジング２０２は、第１の端部２０４に配置された第１のマニホールド２２４と、第２の端部２０６に配置され、第１のマニホールド２２４から離間した第２のマニホールド２２６とを含む。第１のマニホールド２２４および第２のマニホールド２２６は、対向する端面を画定し、それらの間に、１つまたは複数のシリンダ２５０、揺動板アセンブリ２６０、１つまたは複数のピストンアセンブリ２７０、および他の関連する構成要素が配置される。いくつかの例では、第１のマニホールド２２４と第２のマニホールド２２６とは、第１のマニホールド２２４と第２のマニホールド２２６との間を長手方向に延びる１つまたは複数の締結具２４０を使用して互いに締め付けられている（図４）。第１のマニホールド２２４および第２のマニホールド２２６は、図１１乃至１３を参照してより詳細に説明される。
【００３１】
［００５６］  いくつかの例では、ハウジング２０２は、第１の端部２０４で第１のマニホールド２２４の端面を覆うように適合された第１のカバー２３４、および第２の端部で第２のマニホールド２２６の端面を覆うように適合された第２のカバー２３６をさらに含む。第１カバー２３４および第２カバー２３６は、様々な方法で第１マニホールド２２４および第２マニホールド２２６に取り付けられている。図示の例では、第１のカバー２３４および第２のカバー２３６は、締結具（例えば、ねじ２４２（図４））によってそれぞれ第１のマニホールド２２４および第２のマニホールド２２６に固定されている。他の例では、第１のカバー２３４および第１のマニホールド２２４は一体的に形成され、第２のカバー２３６および第２のマニホールド２２６は一体的に形成されている。
【００３２】
［００５７］  本開示では、第１のマニホールド２２４、第２のマニホールド２２６、第１のカバー２３４、第２のカバー２３６、シリンダ２５０、および他の関連する構成要素が別々に形成され互いに結合されてハウジングを構成することが主に説明されているが、ハウジング２０２は、第１のマニホールド２２４、第２のマニホールド２２６、第１のカバー２３４、第２のカバー２３６、シリンダ２５０、および他の動かない構成要素の少なくとも一部または全部を提供するように一体的に形成されていてもよい。
【００３３】
［００５８］  図４に示すように、圧縮機２００は、１つまたは複数のシリンダ２５０、揺動板アセンブリ２６０、および１つまたは複数のピストンアセンブリ２７０を含む。
［００５９］  圧縮機２００は、複数のシリンダ２５０を含んでいてもよい。いくつかの例では、シリンダ２５０は少なくとも１つの圧力シリンダと少なくとも１つの真空シリンダを含む。シリンダ２５０の数は様々な目的のために変えることができる。いくつかの例では、２つのピストンが同時に上部ヘッド中心に到達しないので、トルクの急増およびノイズを低減する目的で、圧縮機２００は奇数個のシリンダ２５０を含む。シリンダ２５０の数はまた、正圧流量と負圧流量との所定の比率に影響を及ぼすように選択されてもよい。いくつかの構成では、そのような負圧は大気圧より低いと考えられる。次に、この比を使用して、圧縮機２００が支持するガス分離装置の効率を最適化する。
【００３４】
［００６０］  図示の例では、圧縮機２００は、図７および図１３に示すように、３つのシリンダ２５０を含み、これらは、正圧流用の１つのシリンダ（すなわち、正圧シリンダまたは加圧シリンダ２５０Ａ）と、負圧流用の２つのシリンダ（すなわち、第１の負圧シリンダまたは第１の真空シリンダ２５０Ｂと、第２の負圧シリンダまたは第２の真空シリンダ２５０Ｃと）からなる。したがって、この構成では、圧縮機２００は、（１つの圧力シリンダ２５０Ａを用いて）２つの圧力室を加圧して（２つの真空シリンダ２５０Ｂおよび２５０Ｃを用いて）４つの圧縮室を真空で動作させることができる。他の例では、他の構成も可能である。
【００３５】
［００６１］  いくつかの例では、各シリンダ２５０内に画定されている２つの圧縮チャンバを、正圧流または負圧流のいずれかなどの同じ機能に使用されることができる。他の例では、各シリンダ２５０内の２つの圧縮チャンバを異なる機能に使用することができ、例えば、一方の圧縮チャンバを正圧流に使用し、他方の圧縮チャンバを負圧流に使用することができる。
【００３６】
［００６２］  図示の例では、シリンダ２５０は駆動軸の回転軸芯Ａから等間隔に配置されている。他の例では、シリンダ２５０のピストンが異なるストロークを有することができるように、少なくとも１つのシリンダ２５０を他のシリンダ２５０とは異なる距離で駆動軸の回転軸芯から離間させることができる。
【００３７】
［００６３］  シリンダ２５０は、第１および第２のマニホールド２２４および２２６がシリンダ２５０内にチャンバ２５２を画定するように、第１のマニホールド２２４および第２のマニホールド２２６の間に配置されている。シリンダ２５０は、その中にピストンアセンブリ２７０を移動可能に受容するように精密に機械加工されかつ寸法決めされた内径を有する。シリンダ２５０は、金属（例えば、アルミニウム）および他の適切な材料などの様々な材料で作ることができる。
【００３８】
［００６４］  さらに図４に示すように、駆動軸２１０は、第１のマニホールド２２４および第１のカバー２３４を通って延び、回転軸芯Ａを中心に回転する。駆動軸２１０の一端は、以下により詳細に説明するように揺動板アセンブリ２６０に動作可能に連結されている。駆動軸２１０は、モータ２２０によって駆動され、ハウジング２０２に回転可能に支持されている。図示の例では、駆動軸２１０はベアリング２１２によってハウジング２０２の第１のマニホールド２２４に軸支されている。
【００３９】
［００６５］  図示の例では、モータ２２０は、圧縮機２００の第１カバー２３４に固定されたステータ２２３と、駆動軸２１０の一部の周りに取り付けられたロータ２２２とを含んでいる。いくつかの例では、モータ２２０は、図２に示すように、モータ１１８として使用されている。
【００４０】
［００６６］  図４乃至図６を参照して、揺動板アセンブリ２６０の一例を説明する。特に図５は、駆動軸２１０の端部に動作可能に連結された揺動板アセンブリ２６０の概略側面図であり、図６は、揺動板アセンブリ２６０の概略斜視図であり、そこから駆動軸２１０が切り離されている。
【００４１】
［００６７］  図４に示すように、揺動板アセンブリ２６０は、揺動板アセンブリ２６０の中心が駆動軸Ａの回転軸芯Ａとほぼ一直線になるように配置されている。揺動板アセンブリ２６０は、ハブ板３０２（本実施形態では揺動板とも呼ばれる）と１つ以上の球形要素３０４（本実施形態ではボールまたは遠位取付部材とも呼ばれる）とを含んでいる。球状要素３０４は、ハブ板３０２の異なる遠位部分に配置されている。球形要素３０４は、ハブ板３０２の周囲に互いに対して離間している。いくつかの例では、球状要素３０４の数はシリンダ２５０の数と同じである。例えば、図示の例における圧縮機２００は３つのシリンダを有するので、３つの球形要素３０４がシリンダ２５０に対応するようにハブ板３０２に設けられている。
【００４２】
［００６８］  ハブ板３０２は、第１の端面３１０と反対側の第２の端面３１２とを有する。ハブ板３０２は、第１の端面３１０上に画定され、駆動軸２１０の一端と動作可能に係合するように構成された第１の孔３０６を含む。ハブ板３０２と駆動軸２１０の端部との間に配置されるように、軸受要素３０８がボア３０６に設けられている。特に、ハブ板３０２は、揺動回転防止装置４００とは反対側の第１の端面３１０に軸受要素３０８のアウターレースを取り付け、軸受要素３０８のインナーレースは駆動軸２１０の端部に取り付けられている。軸受要素３０８は様々な方法で穴３０６に取り付けられる。いくつかの例では、軸受要素３０８のアウターレースはハブ板３０２のボア３０６に押圧および／または接着され、軸受要素３０８のインナーレースは同様に駆動軸２１０に押圧および／または接着される。軸受要素３０８は、ボールベアリングやスラストベアリングなどの様々な種類のものとすることができる。
【００４３】
［００６９］  図４乃至図６に示すように、駆動軸２１０は、駆動軸２１０の端部に取り付けられたシャフトスリーブ３２０が設けられている。シャフトスリーブ３２０は、駆動軸２１０に対して角度を有して（すなわち、回転軸芯Ａに対して）固定された偏心スタブシャフト３２２を含んでいる。このように、ハブ板３０２は、回転軸芯Ａとは異なる軸の周りで、駆動軸に対して角度を有して軸受要素３０８を介して駆動軸２１０に取り付けられている。さらに、ハブ板３０２は、各球状要素が概して円筒の軸芯に沿った軸方向経路で往復運動するように、シャフト２１０（すなわち、軸）に連結されている。いくつかの例では、球形要素は、軸の回転時に回転軸芯Ａを含む平面内で概ね円弧に沿って往復運動する。いくつかの例では、球形要素は、概してシリンダの軸芯に沿って画定することができる三次元軌道で実質的に往復運動することができる。いくつかの例では、球状要素の往復運動は、揺動回転防止装置４００の異なる種類（例えば、ＣＶ継手または単純な遠位ピン）に応じて異なっていてもよい。偏心スタブシャフト３２２は、軸受要素３０８のインナーレースに圧入されている。いくつかの例では、シャフトスリーブ３２０（偏心スタブシャフト３２２を含む）は、駆動軸２１０と一体的に形成されている。
【００４４】
［００７０］  いくつかの実施形態では、シャフトスリーブ３２０および軸受要素３０８は、軸受要素３０８の中心Ｃが駆動軸２１０の回転軸芯Ａとシャフトスリーブ３２０の偏心スタブシャフト３２２の長手方向軸Ａ３との交点に位置するように配置されている。この構成は、揺動板アセンブリ２６０が所望の通りに動くことを確実にすることができる。他の実施形態では、他の構成も可能である。
【００４５】
［００７１］  ハブ板３０２はさらに、第２の端面３１２上に画定され、図１０を参照してより詳細に説明されるように、揺動回転防止装置４００と係合するように構成された第２の穴４０８を含む。
【００４６】
［００７２］  続けて図４乃至図６に示すように、球状要素３０４は、ハブ板３０２の周囲と球状要素３０４との間に延びるアーム３２４を介してハブ板３０２に接続されている。いくつかの例では、球状要素３０４は、アーム３２４の一方の端部に押圧および／または接着される穴を形成するように穿孔される。アーム３２４の他方の端部も、ハブ板３０２の周囲に設けられた穴に同様に押圧および／または接着されている。
【００４７】
［００７３］  他の例では、球状要素３０４は他の方法でハブ板３０２に接続されている。一例として、球状要素３０４はハブ板３０２と一体的に形成されることができる。
［００７４］  球状要素３０４は様々な材料で作ることができる。球状要素３０４のいくつかの例は、ベアリンググレードの鋼でできている。他の例では他の材料も可能である。
【００４８】
［００７５］  図４、図７、および図８を参照して、ピストンアセンブリ２７０の一例をさらに詳細に説明する。図７は、揺動板アセンブリ２６０に連結されたピストンアセンブリ２７０を概略的に示し、図８は、シリンダ２５０内のピストンアセンブリ２７０を概略的に示す。
【００４９】
［００７６］  各ピストンアセンブリ２７０は、揺動板アセンブリ２６０が揺動するにつれて、シリンダ２５０内に収容され、シリンダ２５０内で往復運動する。いくつかの例では、ピストンアセンブリ２７０は、駆動軸２１０の回転時に回転軸芯Ａに平行な第２の軸芯に沿ってそのシリンダ２５０内で往復運動する。ピストンアセンブリ２７０は、第１のピストンヘッド３４０と第２のピストンヘッド３４２とを含む両頭ピストンとして構成されている。図示の例では、ピストンアセンブリ２７０は、第１のピストンヘッド３４０が第１のマニホールド２２４に面し、第２のピストンヘッド３４２が第２のマニホールド２２６に面するようにシリンダ２５０内に配置されている。したがって、ピストンアセンブリ２７０は、２つのサブチャンバ（本明細書では圧縮チャンバとも呼ばれる）を画定し、その一方はシリンダ２５０、第１のピストンヘッド３４０、および第１のマニホールド２２４によって画定され、その他方はシリンダ２５０、第２のピストンヘッド３４２、および第２のマニホールド２２６によって画定される。シリンダ２５０内のピストンアセンブリ２７０の軸方向位置に応じて、サブチャンバの容積が変化する。
【００５０】
［００７７］  したがって、いくつかの例では、シリンダ２５０は一体的に単一部品として作られ、ピストンアセンブリ２７０の対向するピストンヘッド３４０および３４２にそれぞれ関連する２つの圧縮室を画定する。一実施形態では、一体型シリンダ２５０は、本質的に、それを通って揺動板アセンブリ２６０がピストンアセンブリ２７０と係合する窓２５４を有する管である。
【００５１】
［００７８］  いくつかの例では、第１および第２のピストンヘッド３４０および３４２は、１つまたは複数のコラム３４４を介して接続されている。コラム３４４は、ピストンアセンブリ２７０がシリンダ２５０内で往復運動するときに、ピストンアセンブリ２７０（すなわち、第１および第２のピストンヘッド３４０および３４２）がその軸の周りを回転するのを防止するように動作することができる。他の実施形態では、第１のピストンヘッド３４０と第２のピストンヘッド３４２とは別々に設けられている。
【００５２】
［００７９］  図７に示すように、ピストンアセンブリ２７０は、支柱３４４によって画定された軸方向縁部３４５を有する。軸方向縁部３４５は、互いに対して低速点でハブ板３０２の周辺部分３４６と接触するように構成される。ハブ板３０２の周縁部分３４６とピストンアセンブリ２７０の軸方向縁部３４５との間の接触は、ピストンアセンブリ２７０とシリンダ２５０との回転を制御することにより、（ピストンロッドの回転など）ピストンアセンブリ２７０に回転防止機構を提供する。いくつかの例では、揺動板アセンブリ２６０が作動すると、ピストンアセンブリ２７０は、ハブ板３０２（例えば周辺部分３４６）が支柱３４４の軸方向縁部３４５と接触するまでシリンダ２５０内でその回転軸芯（すなわちピストンの長手方向軸）に沿って回転可能である。ハブ板３０２の周縁部３４６は、周縁部３４６の当接面と軸方向縁部３４５との間の接線を改善するように構成された曲率を有する。いくつかの例では、曲率の原点は、摩擦、磨耗およびトルクを低減するために駆動軸の軸芯と一致するように配置される。いくつかの例では、摩擦および摩耗を低減するために、耐摩耗性材料が軸方向縁部３４５および周辺部分３４６のいずれか、あるいはその両方に提供される。
【００５３】
［００８０］  軸方向縁部３４５と接触することになるハブ板３０２の周辺部分３４６は、異なる形状を有することができる。例えば、図１０に示すように、ハブ板３０２の周辺部分３４６は、球状要素３０４に隣接して形成されたフランジ３４７を含む。他の例では他の構成も可能である。
【００５４】
［００８１］  シリンダ２５０の内面と接触してもよいピストンアセンブリ２７０の外径は、１層以上の耐摩耗性および低摩擦材料で被覆されている。代替実施形態では、リップシールを耐摩耗性および低摩擦コーティングの代わりにまたは加えて使用されることができる。他の実施形態では、ピストンアセンブリ２７０の少なくとも一部は低摩擦材料から作られてもよい。例えば、シリンダ２５０の内面と接触することがある第１および第２のピストンヘッド３４０および３４２は、低摩擦材料から作られる。例えば、ピストンヘッドの外径は、フッ素重合体ベースのコーティング材料で被覆されることができる。フッ素重合体材料の一例は、Ｘｙｌａｎ  １０００シリーズまたはＸｙｌａｎ  ８１００シリーズなどであり、Ｗｈｉｔｆｏｒｄから入手可能である。代替的にまたは追加的に、他の材料もまた、ピストンヘッドを作製するため、またはピストンヘッドの少なくとも一部を被覆するために使用され得る。そのような低摩擦材料の他の例は、ポリイミドおよび他の低摩擦材料を含み得る。さらに他の例では、ピストンヘッドなどのピストンアセンブリの少なくとも一部は、グラファイトを有するポリイミド化合物などの乾式潤滑剤を含んだ材料で形成されることができる。そのような化合物の例には、ＤｕＰｏｎｔ（米国、デラウェア州）によって製造されているＶｅｓｐｅｌのＳＰ−２２のようなＶｅｓｐｅｌ材料が含まれている。一例では、ピストンヘッドは、４０％のグラファイトを含むポリイミドを含んだ材料でできている。別の例では、他の量のグラファイトまたは他の種類の充填剤をポリイミド化合物に使用することができる。
【００５５】
［００８２］  そのような耐摩耗性および低摩擦コーティングはまた、圧縮機２００内の他の場所における摩耗を低減するために使用されることができる。例えば、揺動板アセンブリ２６０が揺動するときにピストンアセンブリ２７０のコラム３４４の軸方向縁部３４５と接合することができるコーティングの層がハブ板３０２の周辺部分３４６に塗布される。それに加えてまたはその代わりに、コーティングを支柱３４４の対応する部分（たとえば軸方向縁部３４５）に塗布されることができる。
【００５６】
［００８３］  ピストンアセンブリ２７０は、第１のコネクティングロッド３５０および第２のコネクティングロッド３５２をさらに含む。第１のコネクティングロッド３５０は、第１のピストンヘッド３４０と、ピストンアセンブリ２７０内に延びる揺動板アセンブリ２６０の球状要素３０４との間に延び、第２のコネクティングロッド３５２は、第２のピストンヘッド３４２と球状要素３０４との間に延びる。上述のように、球状要素３０４は、ハブ板３０２の周りに配置され、シリンダ２５０の窓２５４を通って第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２に向かって延びる。
【００５７】
［００８４］  ピストンアセンブリ２７０の別の例を図１５に示す。図１５に示すように、ピストンアセンブリ２７０は、１つ以上の柱４８２を用いて第１のピストンヘッド３４０と第２のピストンヘッド３４２とを結合することによって組み立てられる。いくつかの例では、柱４８２の端部は、第１および第２のピストンヘッド３４０および３４２に取り付けられている。図示の例では、３本の支柱４８２が設けられている。しかしながら、別の例では、ピストンアセンブリ２７０を製造するために他の数の柱４８２を使用することができる。いくつかの実施形態では、留め具４８４（例えば、ネジ）を使用して、柱４８２を第１および第２のピストンヘッド３４０および３４２に取り付けることができる。別の実施形態では、柱４８２を第１および第２のピストンヘッド３４０および３４２に接着されることができる。柱４８２を第１および第２のピストンヘッド３４０および３４２に取り付けるために他の方法を使用することもできる。
【００５８】
［００８５］  いくつかの実施形態において、ピストンアセンブリ２７０の柱４８２は、ピストンアセンブリ２７０のためのピストン回転防止機構のために使用されてもよい。例えば、図１９乃至図２１に最も良く示されているように、ハブ板３０２は、揺動板アセンブリ２６０が動くにつれて少なくとも１つの柱４８２と接触するように構成された１つまたは複数のフランジ５０２を含む。揺動板アセンブリ２６０が揺動するにつれて、フランジ５０２の周面は関連する柱４８２に対して摺動することができ、したがってピストンアセンブリがそれ自体の軸芯の周りを回転するのを防止する。フランジ５０２の周面は、柱４８２に対する最適な接触および摺動に適した湾曲形状を提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、フランジ５０２の周面は、中心（図４の軸受要素３０８の中心Ｃまたは図２３の２つの軸受５４０および５４２の中心Ｃなど）の周りに球形になるように形成されている。
【００５９】
［００８６］  柱４８２の様々な構成が可能である。図１５に示す例では、柱４８２は円筒形状として構成されている。柱４８２の他の形状は、図７（例えば、円柱３４４）および図２０などの他の図に示されている。
【００６０】
［００８７］  図９は、第１および第２のピストンヘッド３４０および３４２、第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２、ならびに球状要素３０４の結合を概略的に示す。この構成も図１３に示されている。図９および１３に示すように、第１のコネクティングロッド３５０は、ヘッド側端部３６０および遠位端３６２を有している。第１のコネクティングロッド３５０のヘッド側端部３６０は第１のピストンヘッド３４０を球状に嵌合し、第１のコネクティングロッド３５０の遠位端部３６２は揺動板アセンブリ２６０の球状要素３０４に球状に嵌合する。図示の例では、第１のピストンヘッド３４０は、第１のコネクティングロッド３５０のヘッド側端部３６０が摺動可能に着座するソケット３６４を提供し、第１のコネクティングロッド３５０の遠位端３６２は揺動板アセンブリ２６０の球状要素３０４が摺動可能に着座するソケット３６６を画定する。
【００６１】
［００８８］  第１のピストンヘッド３４０、第１のコネクティングロッド３５０、および球状要素３０４の間の界面は、乾式潤滑剤が付与されることができる。いくつかの実施形態では、第１のピストンヘッド３４０、第１のコネクティングロッド３５０、および球状要素３０４のうちの少なくとも１つは、グラファイトを配合したポリイミド化合物を含む材料で形成されている。そのような化合物の例には、ＤｕＰｏｎｔ（米国、デラウェア州）によって製造されているＶｅｓｐｅｌ  ＳＰ−２２のようなＶｅｓｐｅｌ材料が含まれている。一例では、第１のコネクティングロッド３５０および球状要素３０４は、４０％のグラファイトを含むポリイミドを含む材料でできている。別の例では、他の量のグラファイトまたは他の種類の充填剤をポリイミド化合物に使用されることができる。
【００６２】
［００８９］  さらに他の実施形態では、第１のピストンヘッド３４０、第１のコネクティングロッド３５０、および球状要素３０４の間の界面は、フッ素重合体ベースのコーティング材料などの耐摩耗性および低摩擦材料の層でコーティングされることができる。フッ素重合体材料の一例は、Ｘｙｌａｎ  １０００シリーズまたはＸｙｌａｎ  ８１００シリーズなどのＸｙｌａｎ  Ｃｏａｔｉｎｇｓから入手可能である。他の材料もそのようなコーティングに使用されることができる。
【００６３】
［００９０］  同様に、第２のコネクティングロッド３５２は、ヘッド側端部３７０と遠位端部３７２とを有する。第２のコネクティングロッド３５２のヘッド側端部３７０は、第２のピストンヘッド３４２を球状に嵌合し、第２のコネクティングロッド３５２の遠位端３７２は、揺動板アセンブリ２６０の球状要素３０４を球状に嵌合する。図示の例では、第２のピストンヘッド３４２は、第２のコネクティングロッド３５２のヘッド側端部３７０が摺動可能に着座するソケット３６４を提供し、第２のコネクティングロッド３５２の遠位端３７２は、揺動板アセンブリ２６０の球状要素３０４が摺動可能に着座するソケット３７６を画定する。上述のように、第２のピストンヘッド３４２、第２のコネクティングロッド３５２、および球状要素３０４の間の界面は、第１のピストンヘッド３４０、第１のコネクティングロッド３５０、および球状要素３０４の間の界面と同じまたは類似の方法で乾式潤滑剤を付与されることができる。
【００６４】
［００９１］  別の実施形態では、ピストンヘッド３４０、３４２とコネクティングロッド３５０、３５２のヘッド側端部３６０、３７０との間の界面は、異なる構成を有することができる。例えば、図２６に示すように、第１ピストンヘッド３４０は凸部５５０を提供し、第１コンロッド３５０のヘッド側端部３６０は、第１ピストンヘッドの凸部５５０に対応するソケット５５２（または凹部）を形成するように構成されている。ヘッド側端部３６０における第１のコネクティングロッド３５０のソケット５５２は、第１のピストンヘッド３４０の凸部５５０上に摺動可能に着座することができ、それにより第１のコネクティングロッド３５０のヘッド側端部３６０は第１のピストンヘッド３４０と球状に嵌合する。
【００６５】
［００９２］  図２６に示すように、第２のピストンヘッド３４２は凸部５５４を提供し、第２コンロッド３５２のヘッド側端部３７０は第２のピストンヘッド３４２の凸部５５４に対応するソケット５５６（または凹部）を形成するように構成される。ヘッド側端部３７０における第２のコネクティングロッド３５２のソケット５５６は、第２のピストンヘッド３４２の凸部５５４上に摺動可能に着座されることができ、これにより第２のコネクティングロッド３５２のヘッド側端部３７０は第２のピストンヘッド３４２と球状に嵌合する。
【００６６】
［００９３］  図２６に示すような構成は、コネクティングロッド３５０、３５２の長さを効果的に増加させることができ、これにより、揺動板アセンブリ２６０が揺動するときのコネクティングロッド３５０、３５２の横方向の動きを減少させる。例えば、第１のコネクティングロッド３５０の有効長が増加するにつれて、第１のコネクティングロッド３５０の軸線Ａ４と駆動軸の軸線Ａとの間の角度は減少し得る。同様に、第２のコネクティングロッド３５２の有効長が増大すると、第２のコネクティングロッド３５２の軸線Ａ５と駆動軸の軸線Ａとの間の角度が減少することができる。駆動軸の軸線Ａに対するコネクティングロッド３５０、３５２の角度が小さいほど、コネクティングロッド３５０、３５２の横方向の動きを減らすことができる。
【００６７】
［００９４］  別の実施形態では、球状要素３０４およびソケット３６６および３７６は、球状要素３０４がソケット３６６および３７６と摺動可能に係合することができる程度まで異なる構成を有することができる。例えば、球状要素３０４と各ソケット３６６および３７６との間の湾曲した界面を逆にすることができる。
【００６８】
［００９５］  本実施形態では遠位取付部材３０４が球状要素として説明されていることが主に示されているが、別の実施形態では遠位取付部材３０４は異なる形状を有する。したがって、第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２の遠位端３６２および３７２は、関連する遠位取付部材３０４の形状と相補的な異なる形状を有してもよい。例えば、第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２の遠位端３６２および３７２は凸面（すなわち外向きに湾曲した面）を有することができ、関連する遠位取り付け部材３０４は第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２の凸面対応する凹面（すなわち内向きに湾曲した面）を有する。いくつかの実施形態では、第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２の遠位端３６２および３７２は同一の端面を有することができる。別の実施形態では、第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２の遠位端３６２および３７２は異なる端面を有し（例えば、遠位端３６２および３７２のうちの一方は凹面（例えばソケット）を有し、他方は凹面を有する）、関連する遠位取付部材３０４は、第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２の遠位端３６２および３７２の異なる端面にそれぞれ対応する２つの異なる表面を有する。
【００６９】
［００９６］  いくつかの例では、ピストンアセンブリ２７０を揺動板アセンブリ２６０と組み立てるための組立工具３８４が提供される。組立工具３８４は、特定の配置で第１のコネクティングロッド３５０および第２のコネクティングロッド３５２を一時的に調整するために使用される。例えば、組立工具３８４は、第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２と相互作用し、それぞれ第１のピストンヘッド３４０および第２のピストンヘッド３４２に対して（およびこれによりハブアセンブリの球状要素３０４に対して）特定の位置に配置されるように構成されている。組立工具３８４は、第１の配置装置３８６と第２の配置装置３８８を含むことができる。
【００７０】
［００９７］  第１の配置装置３８６は磁気要素３８０を含む。対応して、第１のコネクティングロッド３５０は、ヘッド側端部３６０においてその中に埋め込まれてもよい磁気要素３６８を含む。例えば、磁気要素３８０は磁石を含み、磁気要素３６８は強磁性材料を含む。磁気要素３６８はボールのように形作られそしてヘッド側端部３６０に含まれることができる。第１の配置装置３８６に含まれる磁気要素３８０は、第１の配置装置３８６が第１のピストンヘッド３４０に隣接して配置されているときに、第１のコネクティングロッド３５０の磁気要素を磁気的に引き寄せるように構成されている。いくつかの例では、組み立て中に、第１の配置装置３８６は、図９に示すように、第１のピストンヘッド３４０の上に配置されている。これにより、磁性要素３６８と磁性要素３８０とが相対的に配置される。この構成では、磁気要素３６８と磁気要素３８０との間の磁気引力が、第１のコネクティングロッド３５０の遠位端３６２をシリンダ２５０の窓２５４に向かって付勢させ、それによって第１のコネクティングロッド３５０は、球状要素３０４を第１のコネクティングロッド３５０の遠位端３６２に嵌合させるのに容易にアクセス可能である。
【００７１】
［００９８］  同様に、第２の配置装置３８８は磁気要素３８２を含んでいる。これに対応して、第２のコネクティングロッド３５２は、ヘッド側端部３７０においてその中に埋め込まれ得る磁気要素３７８を含んでいる。例えば、磁気要素３８２は磁石を含み、磁気要素３７８は強磁性材料を含んでいる。磁気要素３７８はボールのように形作られそしてヘッド側端部３７０内に含まれることができる。第２の配置装置３８８に含まれる磁気要素３８２は、配置装置３８８が第２のピストンヘッド３４２に隣接して配置されているときに、第２の接続装置３５８の第２の接続ロッド３５２の磁気要素３７８を磁気的に引き寄せるように構成されている。いくつかの例では、第１の配置装置３８６が上述のように第１のピストンヘッド３４０の上方に配置されている場合、第２の配置装置３８８は、図９に示すように、磁性要素３７８と磁性要素３８２とが相対的に配置されるように、第２のピストンヘッド３４２の上方に同様に配置されることができる。この構成では、第２のコネクティングロッド３５２が球形要素３０４を第２のコネクティングロッド３５２の遠位端３７２に嵌合するのに容易にアクセス可能になるように、磁気要素３７８と磁気要素３８２との間の磁力が、第２のコネクティングロッド３５２の遠位端３７２をシリンダ２５０の窓２５４に向けて付勢させる。
【００７２】
［００９９］  このように、第１および第２の配置装置３８８を含む組立工具３８４は、揺動板アセンブリ２６０の球状要素３０４が容易かつ完全に、第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２の遠位端に連結される（およびそれらの間に捕捉されている）ように、第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２の遠位端を一時的にシリンダ２５０の窓２５４に向けて一緒に配置するように構成および使用されている。揺動板アセンブリの球状要素とピストンアセンブリのコネクティングロッドとの間の嵌合が完了すると、組立工具３８４を取り外すことができる。組立工具３８４を取り外した後、磁気要素３６８および３７８は圧縮機２００の動作に影響を及ぼさない。
【００７３】
［０１００］  揺動板アセンブリ２６０が駆動軸２１０の回転によって軌道的に傾けられると、第１のコネクティングロッド３５０および第２のコネクティングロッド３５２は、ピストンアセンブリ２７０の長手方向軸Ａ２からわずかに外れることができる。第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２のこのような軸外運動は、シリンダ２５０内の球状要素３０４の非軸方向運動に適応し、これによりシリンダ２５０に対するピストンアセンブリ２７０の横荷重を減少させる。
【００７４】
［０１０１］  いくつかの例では、第１のコネクティングロッド３５０および第２のコネクティングロッド３５２は低摩擦材料でできている。例えば、第１および第２のコネクティングロッド３５０および３５２は、グラファイトを配合したポリイミドを組み込んだ材料でできている。そのような化合物の例には、ＤｕＰｏｎｔ（米国、デラウェア州）によって製造されているＶｅｓｐｅｌ  ＳＰ−２２のようなＶｅｓｐｅｌ材料が含まれる。一例では、第１および第２のコネクティングロッドは、４０％のグラファイトを含むポリイミドを含む材料で形成されている。他の例では、他の量のグラファイトまたは他の種類の充填剤をポリイミド化合物に使用することができる。
【００７５】
［０１０２］  図示の例では、ピストンアセンブリ２７０が２つのコネクティングロッドを含むことが主に説明されている。しかしながら、他の例では、ピストンアセンブリ２７０は、ピストンアセンブリ２７０を揺動板アセンブリ２６０の球状要素３０４と動作可能に接続する１つの接続ロッドを有する。さらに他の例では、ピストンアセンブリ２７０は、ピストンアセンブリ２７０を揺動板アセンブリ２６０の球状要素３０４に接続するための３つ以上のコネクティングロッドを含んでいる。
【００７６】
［０１０３］  再び図７に示すように、シリンダ２５０は、揺動板アセンブリ２６０の周りに配置され、好ましくは駆動軸２１０の回転軸芯Ａから等距離にある。駆動軸２１０が回転すると、揺動板アセンブリ２６０のハブ板３０２は回転するようには構成されていない。図４に示すように、ハブ板３０２の回転を防止するために、揺動回転防止装置４００が圧縮機２００内に設けられている（すなわち、揺動板アセンブリ用の回転防止機構）。このように、軸受要素３０８および揺動回転防止装置４００は、駆動軸２１０が回転するときにハブ板３０２が回転軸芯Ａの周りに回転するのを防止するように協働する。揺動板アセンブリ２６０のハブ板３０２は、シャフトスリーブ３２０の偏心スタブシャフト３２２の角度によって規定されるように揺動（例えば、軌道的に傾斜）する。
【００７７】
［０１０４］  図１０は、揺動板アセンブリ２６０に結合された揺動回転防止装置４００の一例を概略的に示す。図示の例では、揺動回転防止装置４００は、ジョイントシャフト４０２を含む等速（ＣＶ）ジョイントとして構成されている。ジョイントシャフト４０２の第１の端部４０４はハブ板３０２の第２の端面３１２上の第２の穴４０８に結合され、ジョイントシャフト４０２の反対側の第２の端部４０６は、第２のマニホールド２２６および／または第２のカバー２３６などのハウジング２０２の固定部分に柔軟に取り付けられている。
【００７８】
［０１０５］
駆動軸２１０が回転すると、揺動回転防止装置４００は、（偏心スタブシャフト３２２を含む）シャフトスリーブ３２０がハブ板３０２に揺動運動を与えることを可能にする。３つのシリンダ２５０、３つのピストンアセンブリ２７０、および３つの球状要素３０４が設けられている場合、ピストンアセンブリ２７０は、揺動板アセンブリ２６０の周りに１２０度離れて配置され、したがって互いに１２０度位相がずれてそれぞれのシリンダ内で往復運動する。他の実施形態では、ピストンアセンブリの他の配置も可能であり得る。
【００７９】
［０１０６］  ＣＶジョイントなどの揺動回転防止装置４００は、引きずりトルクを防止しており、さもなければピストンがシリンダ上の側面荷重に耐えることになる。このように、揺動回転防止装置４００は、ピストンにおける摩擦をなくし、それによってピストンおよびシリンダの平均寿命を向上させることができる。
【００８０】
［０１０７］  他の例では、ユニバーサルジョイント、摩耗面に係合する単純なピン、またはハブ板３０２の回転を防止または低減するのに適した他の装置など、他の種類の揺動防止装置４００を使用することができる。このような揺動回転防止装置４００の一例が図１６および図１７に示されている。揺動回転防止装置４００の別の例が図１８に示されている。
【００８１】
［０１０８］  図１６、図１７、および図２０において、揺動回転防止装置４００は、シリンダ２５０の外部に対して接触および摺動するように構成されたシュー４７２を含んでいる。いくつかの例では、シュー４７２は、概して長方形になるように成形され、シリンダ２５０の軸芯に沿って延びている。シュー４７２は、シュー４７２がシリンダ２５０に沿って軸方向に移動する間にシリンダ２５０の外面に接触するように構成されたシリンダ接触面４７４を提供する。いくつかの例では、シリンダ接触面４７４は、シュー４７２のスライドに対するシリンダ２５０の外面の曲率に対応する湾曲面を提供する。シュー４７２は、隣接するシリンダ２５０の外面にそれぞれ接触する２つの反対側どうしのシリンダ接触面４７４を有することができる。シュー４７２は、揺動板アセンブリ２６０に旋回可能に連結されることができる。いくつかの例では、シュー球状要素４７６は、シュー４７２を揺動板アセンブリ２６０のハブ板３０２に旋回可能に連結するために提供されている。いくつかの実施形態では、ピン（図示せず）がハブ板３０２から延在し、シュー球状要素４７６の穴４７９内に固定されている。シュー球状要素４７６は、シュー４７２がシュー球状要素４７６上で枢動するように、シュー４７２のキャビティ４７７内に枢動可能に受けられている。
【００８２】
［０１０９］  シュー４７２は、乾式潤滑剤を含んだ材料で作ることができる。いくつかの実施形態では、シュー４７２は、グラファイト、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ブロンズ、および他の材料のうちの少なくとも１つを配合したポリマー材料でできている。ポリマー材料は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、または他の熱可塑性材料であり得る。そのような配合材料の一例は、４５０ＦＣ３０などのＶＩＣＴＲＥＸ  ＰＥＥＫポリマーのうちの１つである。別の実施形態では、シュー４７２は、グラファイトを配合したポリイミドを含んだ材料で作ることができる。このような化合物の例には、ＤｕＰｏｎｔ（米国、デラウェア州）によって製造されているＶｅｓｐｅｌ  ＳＰ−２２のようなＶｅｓｐｅｌ材料が含まれる。これに加えてまたはこの代わりに、シュー４７２は、フッ素重合体ベースのコーティング材料などの耐摩耗性および低摩擦材料の層でコーティングされることができる。フッ素重合体材料の一例は、Ｘｙｌａｎ  １０００シリーズまたはＸｙｌａｎ  ８１００シリーズなどであり、Ｗｈｉｔｆｏｒｄから入手可能である。他の材料もそのようなコーティングに使用することができる。
【００８３】
［０１１０］  いくつかの例では、シュー４７２のシリンダ接触面４７４が摺動面４７８に対して摺動するように、摺動面４７８をシリンダ２５０の外部に設けることができる。いくつかの例では、摺動面４７８は薄いパッドとして作られ、シリンダ２５０の外部に取り付けることができる。別の例では、摺動面４７８はシリンダ２５０の外側に一体的に形成されている。摺動面４７８は、フッ素重合体ベースのコーティング材料などの低摩擦材料から作製されることができる。フッ素重合体材料の一例は、Ｘｙｌａｎ  １０００シリーズまたはＸｙｌａｎ  ８１００シリーズなどであり、Ｘｙｌａｎ  Ｃｏａｔｉｎｇｓから入手可能である。他の材料もそのようなコーティングに使用されることができる。
【００８４】
［０１１１］  いくつかの例では、摺動面４７８はシリンダ２５０の外部から凹んでいる。別の例では、摺動面４７８はシリンダ２５０の外部と同一平面上にある。別の例では、摺動面４７８はシリンダ２５０の外部から持ち上がっている。
【００８５】
［０１１２］  図示の例では、単一のシュー４７２が揺動板アセンブリ２６０に設けられている。しかしながら、別の例では、アセンブリ２６０は２つ以上のシュー４７２を含んでいてもよい。
【００８６】
［０１１３］  図１８に示すように、揺動回転防止装置４００は、シュー４７２とハブ板３０２とを連結するための改良された構造を提供する。例えば、図１８の揺動回転防止装置４００は、図１６および１７のシュー球状要素４７６を置き換えるパドル４８６を含んでいる。パドル４８６は、シュー４７２と移動可能に係合している。いくつかの実施形態では、パドル４８６は、シュー４７２の長手方向スロット４８７に沿って変位可能であり（例えば、図１８の側面図において垂直方向に移動する）、一方、パドル４８６は、パドル４８６とハブ板３０２との間に延在する、（図１６および図１７を参照して説明したピンと同じであってもよい）ピン４８８を中心として旋回可能である。長手方向スロット４８７は、パドル４８６をそれに沿って制限された範囲で移動させるようにガイドするように構成されることができる。パドル４８６とピン４８８との間の界面にピボット点４８９を形成されることができる。
【００８７】
［０１１４］  図１１乃至図１３を参照して、第１のマニホールド２２４および第２のマニホールド２２６をより詳細に説明する。特に、図１１は第２のマニホールド２２６の一例を概略的に示し、図１２は第１のマニホールド２２４の一例を概略的に示している。図１３は、それぞれのシリンダ２５０内に収容されたピストンアセンブリ２７０に結合された揺動板アセンブリ２６０に接続された第２のマニホールド２２６を概略的に示している。
【００８８】
［０１１５］  上述のように、第１のマニホールド２２４と第２のマニホールド２２６とは、それらの間にシリンダ２５０を捕捉するように反対側どうしに配置されている。いくつかの例では、反対側どうしのシリンダヘッドが同じ機能を果たすが１８０度位相がずれているように、第１および第２のマニホールド２２４および２２６は互いに対称的に鏡像として構成されている。
【００８９】
［０１１６］  いくつかの例では、第２のマニホールド２２６は、独立して設けられ互いに隣接して配置された２つの吸引口４３２と、独立して設けられ互いに隣接して配置された２つの排気口４３４とを含んでいる。同様に、第１のマニホールド２２４は、互いに独立して設けられ互いに隣接して配置された２つの吸気口４３６と、互いに独立して配置され互いに隣接して配置された２つの排気口４３８とを含んでいる。第２のマニホールド２２６のポート４３２および４３４は、それぞれ４つの交差導管４４０（図３および図４）を介して、それぞれ第１のマニホールド２２４のポート４３６および４３８と流体連通している。いくつかの例では、マニホールド２２４および２２６のうちの少なくとも一方は、消音要素を含んでいる。したがって、マニホールド２２４および２２６のうちの少なくとも１つは、フローコレクタおよび／または一体型マフラを含むか、それらと関連するか、またはその一部として機能する。クロスオーバー導管４４０もまた、フローコレクタおよび／または一体型マフラと関連するか、またはその一部として機能することができる。
【００９０】
［０１１７］  図３および図４に示すように、圧縮機２００は出口ポート４４２を備えている。図示の例では、２つの吸込口と２つの排出口とに対応する４つの出口ポート４４２がある。出口ポート４４２の構成は変えることができる。例えば、出口ポート４４２は、圧縮機２００のいずれかの端部、様々な半径方向の位置、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。いくつかの例では、出口ポート４４２は、成形または鋳造などによって圧縮機２００の他の構成要素と一体的に形成されている。
【００９１】
［０１１８］  図１４は、圧縮機２００用の冷却装置４６０を概略的に示している。冷却装置４６０はシリンダヘッド冷却用に設計することができる。第１のマニホールド２２４と第２のマニホールド２２６との間の構成要素（例えばシリンダ２５０）は独立して配置され、互いに離間しているので、圧縮機２００は、圧縮機２００の内側から冷却されることができる増大された表面積を有している。本開示におけるシリンダ配置は、シリンダ（例えばアルミニウム製）の内径および外径を露出させ、それによって内部冷却を可能にする。いくつかの例では、冷却装置４６０は、圧縮機２００の周りではなく、圧縮機２００を通して冷却ガスを押し込むように構成された覆いを含んでいる。このような内部冷却を提供する冷却装置４６０は、圧力シリンダの冷却を改善するために空気流に衝突することができる。内部から冷却が提供されるので、冷却装置４６０はまた、システムパッケージのサイズおよび重量を減らすことができる。そのような内部冷却はまたプラスチック製マニホールドの使用を可能にする。
【００９２】
［０１１９］  本明細書に記載されるように、圧縮機２００の図示の例は、３つのシリンダ２５０を含み、各シリンダ２５０は、ピストンアセンブリ２７０の反対側どうしのピストンヘッドによって画定される２つのシリンダヘッドを提供する。一方のシリンダ２５０は正圧の流れを生じさせるために使用され、他方の２つのシリンダ２５０は負圧の流れを生じさせるために使用される。圧縮機２００は、様々な比率に容易に構成されることができる。代替的に、圧縮機２００の全てのヘッドは同じ出力タイプを生成するように構成されている。いくつかの例では、比率は非対称の孔径によって微調整されることができる。別の例では、比率は、駆動軸２１０の回転軸芯Ａからの非対称距離によって調整される。例えば、少なくとも１つのシリンダアセンブリを別のシリンダアセンブリとは異なるように駆動軸２１０の回転軸芯Ａから離間されることができ、それによって異なるピストンストロークを提供することができる。
【００９３】
［０１２０］  上述したように、本開示による圧縮機は、両頭ピストンとピストン用の一体型シリンダとを採用することができる。この構成は、ピストンとシリンダとの間に高い公差の位置合わせを必要とする（例えば、ピストンとシリンダの長手方向軸が横切る平面上のＸ方向とＹ方向において）大きな多部品シリンダ構成を排除する。
【００９４】
［０１２１］  さらに、本開示のピストンおよびシリンダ構成は、コンパクトで軽量のパンケーキマニホールド（すなわち、第１および第２のマニホールド２２４および２２６）を可能にし、それは、Ｚ方向（すなわちピストンおよびシリンダの長手方向）におけるシリンダ整列を制御するシリンダ装着面を提供する。ピストンおよびシリンダのこのような改善されたＺ方向の整列は、シリンダ内の圧縮チャンバ内のデッドボリュームを減少させる。
【００９５】
［０１２２］  このように、本開示の圧縮機は、軽量、低コスト、および低ノイズの圧縮機およびそれを用いた酸素濃縮器を提供する。
［０１２３］  本開示の圧縮機は、酸素濃縮器と共に使用されるように主に記載されているが、圧縮機はまた、様々な用途に使用することができる。そのような用途の例には、医療用人工呼吸器、窒素濃縮器、天然ガス圧縮機、クライオクーラ圧縮機、水処理用の通気ポンプ、科学機器、および多目的用の空気圧縮機／真空ポンプが含まれる。
【００９６】
［０１２４］  医療用人工呼吸器は、呼吸可能な空気を肺の内外に移動させ、身体的に呼吸できない患者や十分に呼吸できない患者に呼吸を提供するように設計された機械的人工呼吸器である。本開示の圧縮機は、このような医療用人工呼吸器において圧縮空気を供給するために使用されることができる。
【００９７】
［０１２５］  窒素の濃縮器または発生器は、飲料などの様々な用途のために窒素を濃縮するのに使用されることができる。窒素濃縮器は、本明細書に記載の酸素濃縮器と同様に構成および操作することができる。
【００９８】
［０１２６］  天然ガス圧縮機は、その体積を減らすことによって天然ガスの圧力を高めるための装置である。本開示の圧縮機は、このような天然ガス圧縮機用に構成して使用されることができる。
【００９９】
［０１２７］  クライオクーラは、特定の用途を極低温に冷却するためのクーラである。クライオクーラの一例は、Ｇｉｆｆｏｒｄ−ＭｃＭａｈｏｎ（ＧＭ）クーラであり、これはＭＲＩやクライオポンプなどの多くの低温システムで使用されることができます。ＧＭクーラの少なくともいくつかの実施形態は、本開示の圧縮機によって実施することができる圧縮機を含んでいる。クライオクーラの他の例は、ジュールトムソン（ＪＴ）クーラである。ＪＰクーラの少なくともいくつかの実施形態は圧縮機を含み、本開示の圧縮機はその目的のために使用されることができる。
【０１００】
［０１２８］  本開示の圧縮機は、酸素またはオゾンを使用する様々な目的（例えば、水処理）のための通気ポンプにも使用されることができる。
［０１２９］  科学機器にも本開示の圧縮機を使用することができる。このような科学機器には、ガス分析器および他の適切な科学機器または研究機器が含まれる。
【０１０１】
［０１３０］  エア圧縮機／真空ポンプは、歯科用、食品製造、製薬製造、塗料スプレー、雑貨店のエアーサービス（ｇｅｎｅｒａｌ  ｓｈｏｐ  ａｉｒ  ｓｅｒｖｉｃｅ）、および他の適切な目的などの複数の用途のために本開示の圧縮機によって実施されることができる。
【０１０２】
［０１３１］  図１９は、圧縮機２００の他の実施形態の概略断面図である。この実施形態では、圧縮機２００は、例えば図４に示すように、揺動回転防止装置４００としての自在継手を含まない。その代わりに、例えば、図１６、１７、および２０に示すように、圧縮機２００は、シュー４７２および本明細書に記載の関連構成要素など、揺動板アセンブリ用の別の揺動回転防止機構を含んでいる。さらに、図１９の圧縮機２００は、本明細書に記載されているように、１つまたは複数のピストン回転防止機構を含んでいてもよい。
【０１０３】
［０１３２］  ピストン回転防止機構の一例は、上述のように、ハブ板３０２の柱４８２およびフランジ５０２を含んでいる。柱４８２および／またはハブ板３０２（少なくともそのフランジ５０２）は、乾式潤滑剤を含んだ材料で作られていてもよい。いくつかの実施形態では、柱４８２および／またはハブ板３０２（少なくともそのフランジ５０２）は、グラファイト、ＰＴＦＥ、ブロンズ、および他の材料のうちの少なくとも１つを配合したポリマー材料でできている。ポリマー材料は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、または他の熱可塑性材料であってもよい。そのような配合材料の一例は、４５０ＦＣ３０などのＶＩＣＴＲＥＸ  ＰＥＥＫポリマーのうちの１つである。別の実施形態では、柱４８２および／またはハブ板３０２（少なくともそのフランジ５０２）は、グラファイトを配合したポリイミドを含む材料で作られていてもよい。そのような化合物の例には、ＤｕＰｏｎｔ（米国、デラウェア州）によって製造されているＶｅｓｐｅｌ  ＳＰ−２２のようなＶｅｓｐｅｌ材料が含まれる。これに加えてまたは代替的に、柱４８２および／またはハブ板３０２（少なくともそのフランジ５０２）は、フッ素重合体ベースのコーティング材料などの耐摩耗性および低摩擦材料の層でコーティングされることができる。フッ素重合体材料の一例は、Ｘｙｌａｎ  １０００シリーズまたはＸｙｌａｎ  ８１００シリーズなどのＷｈｉｔｆｏｒｄから入手可能である。他の材料もこのようなコーティングに使用されることができる。
【０１０４】
［０１３３］  図２１〜図２２および図２４〜図２５を参照すると、ピストン回転防止機構の別の例が示されている。この例では、ピストンガイドブロックまたはプラグ５２０が、シリンダ２５０内でのピストンアセンブリ２７０の軸方向移動をガイドし、シリンダ２５０に対するピストンアセンブリ２７０の回転を防止するために設けられている。いくつかの実施形態では、ピストンガイドプラグ５２０は、シリンダ２５０の孔５１０を通って挿入され、柱４８２に画定された軸方向スロット５１２と係合する。シリンダ２５０の孔５１０は、ピストンガイドプラグ５２０がシリンダ２５０に対して固定されるように、ピストンガイドプラグ５２０の形状に対応するように成形されている。図示の例では、ピストンガイドプラグ５２０をシリンダ２５０に取り付けるために締結具（例えば、ネジ）５２４が使用されている。別の例では、ピストンガイドプラグ５２０をシリンダ２５０に取り付けるために、接着などの他の方法を使用してもよい。
【０１０５】
［０１３４］  ピストンガイドプラグ５２０は、ピストンアセンブリ２７０の柱４８２のスロット５１２内に延びるように配置され、したがって、ピストンアセンブリ２７０がシリンダ２５０内で軸方向に動くときのピストンアセンブリ２７０の動きをガイドする。スロット５１２は軸方向に延在し、ピストンガイドプラグ５２０の大きさに対応する、またはそれよりわずかに大きな、幅を有している。したがって、ピストンガイドプラグ５２０は、スロット５１２内で横方向に拘束され、したがって、ピストンアセンブリ２７０がシリンダ２５０内で軸方向に動くときに、スロット５１２は、ピストンアセンブリ２７０がそれ自体の軸芯を中心に回転するのを制限または防止しすることができる。
【０１０６】
［０１３５］  この例では、ピストンガイドプラグ５２０は断面が楕円形になるように構成されている。別の例では他の形状も可能である。
［０１３６］  いくつかの実施形態では、ピストンガイドプラグ５２０は、柱４８２および／またはシリンダ２５０と同じ材料で作られている。いくつかの実施形態では、ピストンガイドプラグ５２０は、乾式潤滑剤を含んだ材料で作ることができる。いくつかの実施形態では、ピストンガイドプラグ５２０は、グラファイト、ＰＴＦＥ、ブロンズ、および他の材料のうちの少なくとも１つを配合したポリマー材料でできている。ポリマー材料は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、または他の熱可塑性材料であってもよい。このような配合材料の一例は、４５０ＦＣ３０などのＶＩＣＴＲＥＸ  ＰＥＥＫポリマーのうちの１つである。別の実施形態では、ピストンガイドプラグ５２０は、グラファイトを配合したポリイミドを組み込んだ材料で作られていてもよい。そのような化合物の例には、ＤｕＰｏｎｔ（米国、デラウェア州）によって製造されているＶｅｓｐｅｌ  ＳＰ−２２のようなＶｅｓｐｅｌ材料が含まれる。これに加えてまたは代替的に、ピストンガイドプラグ５２０は、フッ素重合体ベースのコーティング材料などの耐摩耗性および低摩擦材料の層でコーティングされていてもよい。フッ素重合体材料の一例は、Ｘｙｌａｎ  １０００シリーズまたはＸｙｌａｎ  ８１００シリーズなどのＷｈｉｔｆｏｒｄから入手可能である。他の材料もそのようなコーティングに使用することができる。
【０１０７】
［０１３７］  いくつかの実施形態では、揺動板アセンブリ２６０の軸受要素３０８は、複数の軸受として構成されていてもよい。図２３の例に示すように、軸受要素３０８は２つのベアリング５４０および５４２を含み、これらは図４で説明したのと同様にハブ板４０２および駆動軸２１０に組み付けられることができる。
【０１０８】
［０１３８］  いくつかの実施形態では、シャフトスリーブ３２０および軸受要素３０８は、２つのベアリング５４０および５４２の中心Ｃが駆動軸２１０の回転軸芯Ａとシャフトスリーブ３２０の偏心スタブシャフト３２２の長手方向軸Ａ３との交点に位置するように配置されている。この構成は、揺動板アセンブリ２６０が所望通りに動くことを確実にすることができる。別の実施形態では、他の構成も可能であり得る。
【０１０９】
［０１３９］  本明細書に記載されるように、本開示による揺動板圧縮機は、様々な場所で乾式潤滑剤を使用する乾式圧縮機として構成されることができる。本開示の揺動板圧縮機は、圧縮機の様々な部分における粘性潤滑剤（例えば、油またはグリース）の使用を排除することができる。いくつかの実施形態では、本明細書全体に記載されているように、圧縮機のそのような部分は、粘性潤滑剤を必要としない材料で作られるか、それでコーティングされている。例えば、コネクティングロッド３５０、３５２および球状要素３０４は、粘性潤滑剤がそれらの間の界面で必要とされないように、本明細書に記載されるように、低摩擦材料で作られるか、またはそれでコーティングされ、そして説明されているように構成されている。さらに、コネクティングロッド３５０、３５２およびピストンヘッド３４０、３４２は、界面に粘性潤滑剤を有していなくても作動するように、低摩擦材料でできているかまたはそれらでコーティングされており、本明細書に記載されているように構成されている。さらに、いくつかの例では、ピストンヘッド３４０、３４２の外径とシリンダ壁（例えば、シリンダ２５０の内径）との間に粘性潤滑剤なしで往復運動可能にシリンダ２５０内に受け入れられるように、ピストンヘッド３４０、３４２およびシリンダ２５０は、低摩擦材料で作製またはコーティングされている。本明細書に記載されているような揺動回転防止構造およびピストン回転防止構造もまた、圧縮機が粘性潤滑剤を含まないことを可能にするいくつかの例である。
【０１１０】
［０１４０］  上述した様々な例および教示は例示としてのみ提供されており、本開示の範囲を限定するように解釈されるべきではない。当業者は、本明細書に例示および記載されている例の例および用途に従わずに、そして本開示の真の精神および範囲から逸脱することなくなされ得る様々な改良および変更を容易に認識するであろう。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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