(57)【要約】【課題】【解決手段】一またはそれ以上のヘッドを有する小型圧縮機である。圧縮機ヘッドの各々は、吸い込み弁および排出弁のうち少なくとも一方がピストンヘッドに組み込まれて形成される。小型圧縮機はまた、質量が小さく、表面積が大きく、ハウジングと金属間接触をすることによって圧縮機が発生する熱をより多く放散するシリンダを有している。【選択図】      図３
2007514089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型ガス圧縮機において、
閉鎖端と開口端とを有する圧縮シリンダと、
前記圧縮シリンダの開口端近傍に設けられたピストンヘッドを有するピストンと、
前記ピストンのピストンヘッドに固着されて、前記圧縮シリンダ内に設けられているフラップ弁装置と、
前記フラップ弁装置と前記ピストンヘッドとの間に設けられて、前記圧縮シリンダの開口端に気密シールを形成するシールと、
を有することを特徴とする、小型ガス圧縮機。
【請求項２】
前記ピストンのピストンヘッドを貫通する吸い込み突起と、
前記吸い込み突起に係合する吸い込み共鳴管と、
をさらに有する、請求項１に記載の小型ガス圧縮機。
【請求項３】
小型ガス圧縮機において、
共鳴室と、一体の圧縮シリンダと、を有する圧縮機ハウジングと、
前記圧縮機ハウジングの側部に固着され、前記圧縮機ハウジングの側部を貫通して前記共鳴室内へ延びる駆動軸を有するモータと、
前記駆動軸と係合する部分と前記圧縮シリンダ内に位置するピストンヘッドとを有するピストンを有する小型ガス圧縮機であって、
前記ピストンヘッドは、
吸い込みフラップ弁と排出フラップ弁とを有するフラップ弁装置と、
前記ピストンヘッドと前記圧縮シリンダとの間にシールを形成するカップシールと、
を有することを特徴とする、小型ガス圧縮機。
【請求項４】
前記フラップ弁装置の吸い込みフラップ弁と流体連通状態にある第１端部と前記圧縮機ハウジングの共鳴室内に設けられた第２端部とを有する吸い込み共鳴管をさらに有し、前記共鳴室と前記吸い込み共鳴管とが協働して吸い込み共鳴器として機能する、請求項３に記載の小型ガス圧縮機。
【請求項５】
前記モータの駆動軸と前記ピストンの前記駆動軸と係合する部分との間に位置する偏心コアをさらに有する、請求項３に記載の小型ガス圧縮機。
【請求項６】
空気の流れを前記圧縮機ハウジングに向けるように前記圧縮機ハウジングと軸方向に整合しているファンと、
前記ファンを作動させる、前記モータの第２駆動軸と、
を有する、請求項３に記載の小型ガス圧縮機。
【請求項７】
多ヘッド小型圧縮機において、
駆動軸を有するモータと、
前記駆動軸に係合する複数の圧縮機ヘッドとを有する多ヘッド小型圧縮機であって、前記圧縮機ヘッドの各々は、
閉鎖端と開口端とを有する圧縮シリンダと、
前記圧縮シリンダの開口端近傍に設けられたピストンヘッドを有するピストンと、
前記ピストンヘッドに固着されて、前記圧縮シリンダ内に設けられている第１フラップ弁装置と、
前記第１フラップ弁装置と前記ピストンヘッドとの間に設けられて、前記圧縮シリンダの開口端に気密シールを形成するシールと、
を有することを特徴とする、多ヘッド小型圧縮機。
【請求項８】
前記圧縮シリンダの閉鎖端は第2フラップ弁装置を含む、請求項７に記載の多ヘッド小型圧縮機。
【請求項９】
前記圧縮機ヘッドと前記モータとを支持する中央ハウジングをさらに有する、請求項７に記載の多ヘッド小型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００３年９月２日に出願された仮特許出願第６０/４９９，５００に基づく優先権を主張する。
本発明は、ガス圧縮機に関し、特に小型携帯用酸素濃縮機に用いられるガス圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス圧縮機では、バルブが圧縮シリンダの一端に組み込まれている。バルブ体の質量(mass)は圧縮機が発生する熱の伝達を妨げ、また、バルブ体とシリンダの間にあるゴム製のシールがさらに圧縮機における熱放散を妨げる。圧縮機が発生する熱が十分に放散されないと、その熱によってピストンヘッドとシリンダ間をシールするために用いられるシール部材の寿命が短くなる。従来、熱放散は、ピストンヘッドのサイズを大きくすることによって達成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、大きなピストンヘッドは激しい振動や騒音を発生し易いため、業界では放熱量の大きな、小型の圧縮機が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、その一形態として、吸い込み弁と排出弁とがピストンヘッドに組み込まれた小型圧縮機を提供する。この構成はコンパクトであり、また、圧縮シリンダの全表面が放熱に用いられることを許容する。簡略化されたシリンダは質量が小さく、表面積が大きく、そしてハウジングと金属間接触するので、圧縮機が発生する熱の放散を大きくし、これにより圧縮機の寿命を長くする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１ａおよび１ｂには、本願発明に係るダブルヘッド小型空気圧縮機が示されている。ダブルヘッド圧縮機１００は、モータ１０２と、第１圧縮機ヘッド１０４と第２圧縮機ヘッド１０６とを備えている。
【０００６】
図２にモータ１０２を示す。モータ１０２は、好ましくは、その両端部の各々に駆動軸１０８を有する標準的な電気モータである。モータ１０２は、さらに各駆動軸１０８と同心円状に配置された複数の有底ねじ穴(tapped blind bores)１１２を有している。
【０００７】
図１ａに戻って、第１圧縮機ヘッド１０４と第２圧縮機ヘッド１０６は、それぞれ圧縮機ハウジングカバー１１４と、圧縮機ハウジング１１６または１１８とを備えている。圧縮機ハウジングカバー１１４は、図３ａおよび図３ｂに図示されるように、駆動軸受け口１２０と、駆動軸受け口１２０に対して実質的に同心円状にある複数の貫通穴１２２と、圧縮機シリンダ１２４とを備えている。駆動軸受け口１２０は対応する駆動軸１０８がすきま嵌めされる貫通穴である。貫通穴１２２は、モータ１０２の一端の有底ねじ穴１１２と整列するように形成されている。圧縮機シリンダ１２４は駆動軸受け口１２０の軸に対して実質的に垂直な軸を有している。圧縮機ハウジング１１６は、図４に示されるように、吸い込み口１２６ａと排出口１２８ａとを備える。図５に示すように、第２圧縮機ハウジング１１８は圧縮機ハウジング１１６と鏡像関係にあり、吸い込み口１２６ｂと排出口１２８ｂとを備えている。圧縮機ハウジング１１６、１１３の各々は、圧縮機ハウジングカバー１１４と係合して、各圧縮機ヘッドごとに完全な閉鎖型のハウジングを形成するように構成されている。圧縮機ハウジング１１６、１１８はアルミニウムのような剛性の熱伝導性材料でできている。
【０００８】
圧縮機ヘッド１０４と第２の圧縮機ヘッド１０６の各々のためのピストン組立体は、実質的に同一であるので、一方のピストン組立体についてのみ説明する。ピストン組立体１３０は図６に示されるように、偏心コア１３２、固定ねじ(set screw)１３４、ベアリング１３６、ピストン１３８、吸い込み突起１４０、吸い込み共鳴管１４２、排出突起１４４、ピストンシール１４６、および吸い込みフラップ１５０と排出フラップ１５２の付いた保持プレート１４８を備えている。
【０００９】
図７ａから図７ｄに参照して、偏心コア１３２は実質的に筒状であり、貫通穴１５４と、貫通穴１５４の軸に対して垂直な軸を有するねじ穴(tapped bore)１５６とを備えている。偏心コア１３２はベアリング１３６の中心穴に結合されている。貫通穴１５４は偏心コア１３２の外表面と同心円状ではない。貫通穴１５４は駆動軸１０８をすきま嵌めするように形成され、ねじ穴１５６は固定ねじ１３４を受け入れるように形成されている。固定ねじ１３４は駆動軸１０８と係合して、駆動軸１０８を偏心コア１３２内に保持する。
【００１０】
次に図８ａから８ｄに参照して、ピストン１３８は、剛性の熱放散性材料からできていることが好ましく、ベアリング受け１５８とピストンヘッド１６０とを備えている。ベアリング受け１５８は、ベアリング１３６と結合するように形成されている。ピストンヘッド１６０はベアリング受け１５８と一体であることが好ましく、バルブ面１６２と、吸い込み突起受け口１６４と、排出突起受け口１６６とを備えている。バルブ面１６２は凹み１６８と、２つの突部１７０と、４つの有底穴１７２とを備えている。吸い込み突起受け口１６４は吸い込み突起１４０に接続されるように形成された貫通穴である。排出突起受け口１６６は、排出突起１４４と係合するように形成されている。凹み１６８は排出フラップ１５２のためのすきまを提供する。
【００１１】
図９ａと図９ｂに示すように、ピストンシール１４６は実質的にリング形状であり、吸気通路１７４と保持リング１７６とを有している。図６に示すように、吸気通路１７４は吸い込み突起受け口１６４と整列し、保持リング１７６は２つの突部１７０上を摺動する。
【００１２】
図１０は、吸い込みフラップ１５０と排出フラップ１５２を有する保持プレート１４８を示す。保持プレート１４８は吸い込み穴１７８、排出穴１８０、ゆとり穴(clearance bore)１８２、吸い込みフラップ用凹部１８４(図６に示す)、排出フラップ用凹部１８６およびくぎ(pegs)１８８を備えている。ゆとり穴１８２は、突部１７０のための空間を提供するため、ピストン組立体１３０が組立てられる際に突部１７０と整列する。吸い込みフラップ１５０と排出フラップ１５２は、好ましくはばね鋼でできている。吸い込みフラップ用凹部１８４と排出フラップ用凹部１８６は、それぞれ、吸い込み穴１７８と排出穴１８０の近傍に研磨面を有している。吸い込みフラップ１５０は、それが保持プレート１４８の面と同一面になるように吸い込みフラップ用凹部１８４に嵌合する。吸い込みフラッププレートピン１９０が吸い込みフラップ１５０の穴と整列している。吸い込みフラッププレートピン１９０をかしめる(peened)ことにより、吸い込みフラップ１５０が吸い込みフラップ用凹部１８４内に保持される。同様に、排出フラップ１５２は、それが保持プレート１４８の面と同一面になるように排出フラップ用凹部１８６に嵌合する。排出フラッププレートピン１９２が排出フラップ１５２の穴と整列している。排出フラッププレートピン１９２をかしめることにより、排出フラップ１５２が排出フラップ用凹部１８６内に保持される。吸い込みフラップ１５０と排出フラップ１５２はさらに、吸い込みフラッププレートピン１９０と排出フラッププレートピン１９２近傍にあるフラップ端に塗布された接着剤により保持される。くぎ１８８は有底穴１７２(図８ａに示す)と係合するように形成されている。
【００１３】
吸い込み穴１７８は、空気が吸い込み穴１７８を効率よく流れることができるように、保持プレート１４８の、吸い込みフラップ１５０とは反対側に傾斜端(beveled edge)を有していてよい。同様に、排出穴１８０は、空気が排出穴１８０を効率よく流れることができるように、保持プレート１４８の、排出フラップ１５２とは反対側に傾斜端を有していてよい。吸い込みフラップ１５０と吸い込み穴１７８の間の界面として、Oリングまたはコーティング材が設けられていてよい。同様に、排出フラップ１５２と排出穴１８０の間の界面として、Oリングまたはコーティング材が設けられていてよい。複数の独立した流動系がある場合のように、複数の吸い込みおよび排出用の穴やフラップを用いてよい。
【００１４】
ピストン組立体の組立を図６に示す。偏心コア１３２は圧力嵌めまたは他の方法でベアリング１３６の内面に結合される。ベアリング１３６は圧力嵌めまたは他の方法でベアリング受け１５８の内面に結合される。吸い込み突起１４０は吸い込み突起受け口１６４に圧力嵌めされまたはねじ込まれ、吸い込み共鳴管１４２は吸い込み突起１４０と係合する。吸い込み共鳴管１４２は、圧縮機ハウジングカバー１１４と圧縮機ハウジング１１６、１１８により形成されるチャンバと協働し、吸い込み共鳴器として作用する。排出突起１４４は排出突起受け口１６６に圧力嵌めされまたはねじ込まれ、可撓性排出管(図示せず)によって排出突起１４４と対応する排出口１２８ａまたは１２８ｂとが接続される。吸気通路１７４と吸い込み突起受け口１６４とを整列させて保持リング１７６を２つの突部１７０上で摺動させることにより、ピストンシール１４６がピストンヘッド１６０に組み付けられる。くぎ１８８を有底穴１７２に圧力嵌めすることにより保持プレート１４８がピストンヘッド１６０に組み付けられる。
【００１５】
偏心コア１３２が駆動軸１０８(図２に示す)上に摺動し、固定ねじ１３４は、固定ねじ１３４が駆動軸１０８に係合して駆動軸１０８を偏心コア１３２内に保持するまで、ねじ穴１５６にねじ込まれる。ピストン組立体１３０を図１１ａから図１１ｃに示す。組立てられたダブルヘッド圧縮機１００を図１２に示す。ここでは、ハウジングカバー１１４とハウジング１１６、１１８は仮想的に示されている。図１２は、どのようにピストンヘッド１３０がハウジングに嵌合しているか、保持プレート１４８とピストンシール１４６とがどのように圧縮機シリンダ１２４に嵌合しているかを示している。
【００１６】
使用においては、図１３ａから図１３ｄに最もよく示されるように、回転する駆動軸１０８が偏心コア１３２を回転させる。図１３ａは、完全に後退した位置にあるピストン組立体１３０を示す。この位置では、圧縮機シリンダ１２４は圧縮すべき一定量のガスを含み、ピストンシール１４６は保持プレート１４８と圧縮機シリンダ１２４の内面との間にシールを形成している。偏心コア１３２が駆動軸１０８によりベアリング１３６内を９０度回転すると、ピストン組立体１３０は図１３ｂに示すように、完全に挿入される位置に向けて移動しながらわずかに枢動する。圧縮機シリンダ１２４内のガスは今、圧縮工程にあるので、吸い込みフラップ１５０に圧力を掛け、また保持プレート１４８の排出穴１８０を介して排出フラップ１５２に圧力を掛ける。この圧力により吸い込みフラップ１５０は吸い込み穴１７８を閉鎖し、排出フラップ１５２はピストンヘッド１６０の凹み１６８内に屈曲させられる。こうして、排出穴１８０は、ガスが凹み１６８と排出突起１４４を通ることを許容するように開口している。図１３ｃは、偏心コア１３２がさらに９０度回転した後の完全に挿入された位置にあるピストン組立体１３０を示し、この位置ではもはやガスは圧縮されていない。排出突起１４４の背圧により排出フラップ１５２は排出穴１８０を閉鎖して、ガスが排出穴１８０を介して圧縮機シリンダ１２４に逆流するのを防止する。偏心コア１３２がさらに９０度回転して図１３ｄに示す中間位置を通り、図１３ａに示す完全に後退した位置に戻るとき、ピストン組立体は再びわずかに枢動する。後退するピストン組立体１３０により発生した圧縮機シリンダ１２４内の負圧によって、吸い込みフラップ１５０は外方へ屈曲し、保持プレート１４８の吸い込み穴１７８を開口させる。圧縮機ハウジングカバー１１４と圧縮機ハウジング１１６、１１８により形成されるチャンバ内のガスは、吸い込み共鳴管１４２、吸い込み突起１４０、吸い込み穴１７８を通り、圧縮機シリンダ１２４内に流れる。ガスは吸い込み口１２６ａ、１２６ｂを介してチャンバ内に入る。このようにピストン組立体１３０は圧縮/後退工程を繰り返してサイクル動作し、加圧ガスを提供する。図１３ａから図１３ｂに示す偏心コア１３２の回転方向は任意である。
【００１７】
圧縮機は、バルブがピストンヘッド１６０に組み込まれているために非常にコンパクトな点が有利である。また、吸い込み共鳴管１４２とハウジングとの協働で吸い込み共鳴器を形成することにより、従来用いられているような、圧縮機の外に配置される大型の装置が不要である。さらなる有利な点は、ピストンとバルブ間の金属間接触により得られる。すなわち、ピストンヘッド１６０の突部１７０が保持プレート１４８のゆとり穴１８２に接触し、従来の圧縮機に比べてバルブとピストン間の優れた放熱を実現する。さらに、圧縮機シリンダ１２４は、そのエンドキャップを含めて、即ちシリンダの全表面が、ハウジングカバー１１４と一体のひとつの金属部材でできているので、ハウジングは圧縮機が発生する熱を放散する。圧縮機シリンダ１２４の部分を隔離するゴム製シールはなく、バルブの質量が熱伝達を妨げることもない。
【００１８】
シリンダの冷却領域にシリンダのエンドキャップの表面積を含めることにより、シリンダの冷却効率が著しく向上する。例えば、ストローク長さ約１．４５ｍｍ（０．０５７インチ）、直径約７３．７ｍｍ(２．９インチ)のシリンダに対して、放熱用のエンドキャップ領域を加えることは、約６倍の冷却領域と約２０℃の温度低下につながり、その結果カップシールの寿命が１２３％増加する。しかし、本発明の著しく有利な点は、従来よりも小型の圧縮機が得られることにある。
【００１９】
上記した圧縮機部品の組立手段は例示にすぎない。機械的な組立手段に代えて、接着剤やろう付けなどを用いてもよい。
特に、本発明はダブルヘッド圧縮機にも単一ヘッド圧縮機にも適用してよい。図１４に示す単一ヘッド圧縮機２００は著しく小型のモータ２０２を備えており、冷却ファンおよびファンガード２０４または他の装置を反対側の駆動軸に有していてよい。酸素濃縮器の空気供給のような一定の用途においては、単一ヘッド圧縮機は一般に約０．５リットルユニットに対して十分であり、ダブルヘッド圧縮機は一般に１リットルユニットに有効である。
【００２０】
バランスの維持または振動を減少させるために適当であれば、ピストン組立体１３０にカウンタウェイトを設けてもよい。この場合、駆動軸１０８は偏心コア１３２を貫通しコアの反対側へ突出している。カウンタウェイトは、当該カウンタウェイトによって、軸の、偏心コアの突出部(lobe)の側とは反対の側がより重くなるように、突出している駆動軸１０８に配置される。
【００２１】
第１実施例で小型ダブルヘッド圧縮機は、２つの圧縮機ヘッドがガス処理システムの供給側に加圧ガスを交互に排出するように構成されている。具体的には、一方の圧縮機ヘッドが圧縮工程にあり、ガス供給側に加圧ガスを供給している間、反対側の圧縮機ヘッドは引き工程にある。ダブルヘッド圧縮機の別の構成では、一方の圧縮機ヘッドがガス処理システムのガス供給側に圧縮ガスを供給するように構成され、第２の圧縮機が、ガス供給システムの排出側から、またはガス供給システムの中間位置において、ガスを吸引する真空装置として動作するように構成されていてもよい。さらに別の構成では、小型ダブルヘッド圧縮機は単一の細長い駆動軸を備え、２またはそれ以上の圧縮機ヘッドが当該軸によって駆動される。さらに別の構成では、ディスクまたはリングのようなより大きな吸い込みおよび排出フラップを用いてもよい。ピストンヘッドのフラップの１つは保持プレートに取り付けられ、対応するフラップが排出プレートに取り付けられる。以下の実施例ではこれら別の構成のすべてを具体的に説明する。以下の実施例で述べる特徴は、上記実施例で述べた特徴と組み合わせてもよい。
【００２２】
第２実施例の小型圧縮機３００は、図１５ａに示すように、単一軸モータ３０２、中央ハウジング３１６、圧力側圧縮機ヘッド３０４、負圧側圧縮機ヘッド３０６を備えている。
【００２３】
モータ３０２は、図１５ｂに示すような、単一駆動軸３０８を有する標準的な電動モータであり、駆動軸３０８が中央ハウジング３１６を貫通した状態で、中央ハウジング３１６に固定されている。中央ハウジング３１６は、両圧縮機ヘッド３０４，３０６を支持するように形成され、入口フィルタ３２７が設けられた入口チャンバ３２６、出口フィルタ３２９が設けられた出口チャンバ３２８、カウンタウェイト３０９、駆動軸支持プレート３１４、駆動軸支持ベアリング３１５を備えている。機能および移動させるガスに応じて、圧縮機ヘッド３０４，３０６の一方がより長いストロークをもち、従ってより大きな偏心コアを有していてよい。また、偏心コアのピークは必ずしも互いから１８０度ずれていなくてもよい。カウンタウェイト３０９は駆動軸３０８の重量分布を均等にすることにより駆動軸３０８の振動を減少させるように構成されている。駆動軸支持プレート３１４は中央ハウジング３１６を閉じて、駆動軸３０８の自由端を支持する駆動軸支持ベアリング３１５を支持する。モータその他の構成によっては、駆動軸支持ベアリング３１５の追加の支持が必要でない場合もある。
【００２４】
図１６ａから図１６ｃには、一方の圧縮機ヘッドが圧力を供給し、他方の圧縮機ヘッドが負圧を供給する例が示されているが、これら圧縮機ヘッドのいずれかまたは両者は、ヘッド寸法に応じて、これと同じか異なる機能を奏しうる。図示されるように、圧力側圧縮機ヘッド３０４は圧力側ピストン組立体３３０と圧力側チャンバ装置３３１とを備えている。圧力側ピストン組立体３３０は図１６ａから図１６ｃに示すように、圧力側偏心コア３３２、圧力側ピストン３３８、ピストンシール３４６、圧力側保持プレート３４８、圧力側吸い込みフラップ３５０を備えている。圧力側偏心コア３３２は上記の偏心コア１３２と同様に構成されている。さらに圧力側偏心コア３３２は、偏心コア１３２が駆動軸１０８に取り付けられるのと同様の方法で駆動軸３０８に取り付けられている。ベアリング３３６は圧力側偏心コア３３２と係合するように形成されている。
【００２５】
圧力側ピストン３３８はベアリング受け３５８と圧力側ピストンヘッド３６０とを備えている。ベアリング受け３５８はベアリング３３６と結合するように形成されている。圧力側ピストンヘッド３６０は圧力側バルブ面３６２と圧力側吸い込み通路３６４とを備えている。圧力側バルブ面３６２は、ピストンシールガイド３７０と凹部３６８とを有している。ピストンシール３４６はピストンシールガイド３７０の周りで圧力側バルブ面３６２上に位置している。圧力側保持プレート３４８は吸気穴３７８とトラック３７９とを有している。圧力側保持プレート３４８は、ピストンシール３４６が圧力側バルブ面３６２と圧力側保持プレート３４８の間に挟まれるようにして機械的な締結具その他の適当な手段により圧力側バルブ面３６２に取り付けられる。凹部３６８は圧力側バルブ面３６２と圧力側保持プレート３４８との間に、圧力側吸い込み通路３６４と吸気穴３７８と流体連通状態にあるチャンバを形成する。トラック３７９は圧力側吸い込みフラップ３５０と圧力側保持プレート３４８との間にチャンバを形成し、吸気穴３７８と流体連通状態にある。圧力側吸い込みフラップ３５０は、圧力側吸い込みフラップ３５０が、通常、第２のトラック３７９を覆うように機械的な締結具その他の適当な手段により圧力側保持プレート３４８に固定されており、圧力側吸い込みフラップ３５０の外周は圧力側保持プレート３４８から離れるように屈曲していてよい。圧力側吸い込み管３４２が圧力側吸い込み通路３６４を入口チャンバ３２６と流体連通状態におく。
【００２６】
圧力側チャンバ装置３３１は図１７に最もよく示されている。圧力側チャンバ装置３３１は、シリンダヘッド３３３、圧力側排出プレート３３５、圧力側排出フラップ３３７、エンドキャップ３３９を備えている。シリンダヘッド３３３は中央ハウジング３１６に取り付けられており、シリンダヘッド３３３の内面は、ピストンシール３４６がシリンダヘッド３３３の全内周にわたってシールを形成する状態で、ピストンシール３４６を締め付けるように形成されている。シリンダヘッドOリング３４１がシリンダヘッド３３３のOリングトラックに配置されている。圧力側排出プレート３３５は排出穴３８０を有している。圧力側排出プレート３３５は、シリンダヘッドOリング３４１と圧力側排出プレート３３５との間にシールが形成されるようにシリンダヘッド３３３に取り付けられている。圧力側排出フラップ３３７は、排出穴３８０が覆われるように排出プレート３３３に取り付けられており、圧力側排出フラップ３３７の外周は圧力側排出プレート３３５から離れるように屈曲していてよい。エンドキャップOリング３４３はエンドキャップ３３９のOリングトラックに配置され、エンドキャップ３３９は、エンドキャップ３３９と排出プレート３３５との間にシールが形成されるように圧力側排出プレート３３５に取り付けられている。エンドキャップ３３９はエンドキャップチャンバ３４５を有している。エンドキャップチャンバ３４５は圧力側排出フラップ３３７が圧力側排出プレート３３５から離れるように屈曲するための空間を提供し、圧力側排出通路３４７と流体連通状態にある。
【００２７】
図１５ａに示す負圧側圧縮機ヘッド３０６は、負圧側ピストン組立体４３０と負圧側チャンバ装置４３１とを備えている。負圧側ピストン組立体４３０もまた、図１６ａから図１６ｃに示され、負圧側偏心コア４３２、ベアリング４３６、負圧側ピストン４３８、ピストンシール４４６、負圧側排出フラップ４５２、負圧側保持プレート４４８を備えている。負圧側偏心コア４３２は上記の偏心コア３３２に固定されているか、またはこれと一体である。負圧側偏心コア４３２は、負圧側ピストン組立体４３０が圧力側ピストン組立体３３０より長い、または短いストロークを有するように、圧力側偏心コア３３２とは異なる半径を有していてよい。さらに、負圧側偏心コア４３２は圧力側偏心コア３３２とは異なる位相を有していてよい。例えば、図１６ｂと図１６ｃにおいて負圧側偏心コア４３２は、圧力側ピストン組立体３３０が上死点にあるとき負圧側ピストン組立体４３０も上死点にあるように、圧力側偏心コア３３２に対して約180度の位相にあるものとして示されている。ベアリング４３６は負圧側偏心コア４３２と係合するように形成されている。
【００２８】
負圧側ピストン４３８は、ベアリング受け４５８と負圧側ピストンヘッド４６０とを備えている。ベアリング受け４５８はベアリング４３６と結合するようになされている。負圧側ピストンヘッド４６０は、負圧側バルブ面４６２と負圧側排出通路４６４とを有している。負圧側バルブ面４６２は、負圧側排出通路４６４と流体連通状態にある凹部４６８を有している。負圧側保持プレート４４８はピストンシールガイド４７０、トラック４７７、吸気穴４７８を有している。ピストンシール４４６はピストンシールガイド４７０の周りで負圧側保持プレート４４８上に位置している。負圧側排出フラップ４５２は、負圧側排出フラップ４５２が通常トラック４７７を覆うように負圧側保持プレート４４８に固着され、負圧側排出フラップ４５２の外周は、負圧側保持プレート４４８から離れるようにして凹部４６８内へ屈曲していてよい。負圧側保持プレート４４８は、ピストンシール４４６が負圧側バルブ面４６２と負圧側保持プレート４４８の間に挟まれるようにして負圧側バルブ面４６２に取り付けられている。凹部４６８は負圧側排出フラップ４５２と負圧側バルブ面４６２との間にチャンバを形成する。トラック４７７は、負圧側排出フラップ４５２と負圧側保持プレート４４８  との間にチャンバを形成し、吸気穴４７８と流体連通状態にある。負圧側排出管４４２は負圧側排出通路４６４を出口チャンバ３２８と流体連通状態におく。
【００２９】
負圧側チャンバ装置４３１は図１７に最もよく示されており、シリンダヘッド４３３、負圧側吸い込みフラップ４３７、負圧側排出プレート４３５、エンドキャップ４３９を備えている。シリンダヘッド４３３は中央ハウジング３１６に取り付けられており、シリンダヘッド４３３の内面は、ピストンシール４４６がシリンダヘッド４３３の全内周にわたってシールを形成する状態で、ピストンシール４４６を締め付けるようになされている。シリンダヘッドOリング４４１はシリンダヘッド４３３のOリングトラックに配置されている。負圧側吸い込みフラップ４３７は、負圧側吸い込みフラップ４３７の外周が負圧側排出プレート４３５から離れるように屈曲してもよい状態で排出プレート４３３に取り付けられている。負圧側排出プレート４３５は吸気穴４８０と、吸気穴４８０と流体連通状態にあるトラック４８１とを有している。トラック４８１は、負圧側排出プレート４３５と負圧側吸い込みフラップ４３７との間にチャンバを形成する。負圧側排出プレート４３５は、シリンダヘッドOリング４４１と負圧側排出プレート４３５との間にシールが形成されるように、シリンダヘッド４３３に取り付けられている。エンドキャップOリング４４３は、エンドキャップ４３９のOリングトラックに配置され、エンドキャップ４３９は、エンドキャップ４３９と排出プレート４３５との間にシールが形成されるように、負圧側排出プレート４３５に取り付けられている。エンドキャップ４３９は負圧側吸気通路４４７と流体連通状態にあるエンドキャップチャンバ４４５を有している。
【００３０】
使用において、モータ３０２が駆動軸３０８を回転させると、圧力側ピストン組立体３３０と負圧側ピストン組立体とが上死点位置から下死点位置へと移動する。シリンダヘッド３３３に生じた負圧によって圧力側排出フラップ３３７は、圧力側排出プレート３３５に引き付けられて排出穴３８０を閉じる。この負圧はまた、圧力側吸い込みフラップを圧力側保持プレート３４８から引き離すことにより、ガスが圧力側吸い込み通路３６４と吸気穴３７８を通ってシリンダヘッド３３３へ流れることを許容する。シリンダヘッド４３３に生じた負圧は、負圧側排出フラップ４５２を負圧側保持プレート４４８に引き付けることにより、トラック４７７と排出穴４７８を閉じる。この負圧はまた、ガスが負圧側吸気通路４４７と吸気穴４８０を介してシリンダヘッド４３３に吸引されるように、負圧側吸い込みフラップ４３７を負圧側排出プレート４３５から引き離す。
【００３１】
モータ３０２が駆動軸３０８を回転させ続けると、圧力側ピストン組立体３３０と負圧側ピストン組立体４３０は下死点位置から上死点位置へと移動する。シリンダヘッド３３３に生じた正圧によって圧力側吸い込みフラップ３５０がトラック３７９を閉じ、吸気穴３７８を閉じる。この正圧はまた、圧力側排出フラップ３３７を圧力側排出プレート３３５から引き離し、これにより排出穴３８０を開口すると同時にガスがシリンダヘッド３３３から排出穴３８０を通りエンドキャップチャンバ３４５へ流れ、圧力側排出通路３４７を流れる。シリンダヘッド４３３に生じた正圧により、負圧側吸い込みフラップ４３７はトラック４８１を閉じ、吸気穴３８０を閉じる。この正圧はまた、負圧側排出フラップ４５２をトラック４７７から引き離し、これにより排出穴４７８を開口すると同時にガスがシリンダヘッド４３３から、排出穴４７８を通って凹部４６８へ流れ、負圧側排出通路４６４を流れる。このサイクルは、モータ３０２が駆動軸３０８を回転させ続ける間、繰り返される。
【００３２】
圧縮機の用途に応じて、ピストンの位相角は上記したものとは異ならせることができる。
以上、好ましい実施例に参照して本発明を説明したが、当業者には、本発明の範囲を逸脱することなく、特定の状況に適応するために種々の変更が可能であり、各要素がその均等物で置き換えられうることが理解されるであろう。したがって、本発明は、その実施のために意図される最良の形態として開示された特定の実施例に限定されるものではなく、本発明には添付の請求項の範囲および精神に属するすべての実施例が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
［図面の簡単な説明］
【００３４】
本発明の上述の特徴と他の特徴および利点、またそれらを達成する方法は、本発明の一実施例についての以下の記載を添付の図面と合わせて参照することにより明らかとなり、よりよく理解されるであろう。
【符号の説明】
【００３５】
これら図面を通じて対応する参照符号は対応する部分を示す。ここに示される例示は本発明の好ましい実施例を示すものであり、この例示はいかなる方法でも本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１ａおよび図１ｂは、本発明に係るダブルヘッド圧縮機の第１実施例の斜視図である。
【図２】図２は、図１ａに示す圧縮機のモータの平面図である。
【図３】図３ａおよび図３ｂは、図１ａの圧縮機ハウジングカバーの斜視図である。
【図４】図４は、図１ａの右側の圧縮機ハウジングの斜視図である。
【図５】図５は、図１ａの左側の圧縮機ハウジングの斜視図である。
【図６】図６は、図１ａの圧縮機のピストン部品の分解図である。
【図７】図７ａから図７ｄは、図６に示す偏心コアの図である。
【図８】図８ａから図８ｄは、図６に示すピストンの図である。
【図９】図９ａおよび図９ｂは、図６に示すピストンシールの図である。
【図１０】図１０は、図６に示す保持プレートの斜視図である。
【図１１】図１１ａから図１１ｃは、図６に示すピストン組立体の図である。
【図１２】図１２は、図１ａに示す組立後の圧縮機の平面図であり、ピストン組立体を示すためハウジングを仮想的に示してある。
【図１３】図１３ａから図１３ｄは、偏心コアが約９０度ずつ回転させられたときのピストン組立体の各位置を示す。
【図１４】図１４は、単一ヘッド圧縮機に適用した第１実施例の変形例の斜視図である。
【図１５】図１５ａおよび図１５ｂは、本発明に係るダブルヘッド圧縮機の第２実施例を示す。
【図１６ａ】図１６ａは、図１５ａに示す圧縮機のピストン組立体を示す図である。
【図１６ｂ】図１６ｂは、図１５ａに示す圧縮機のピストン組立体を示す図である。
【図１６ｃ】図１６ｃは、図１５ａに示す圧縮機のピストン組立体を示す図である。
【図１７】図１７は、図１５ａに示す圧縮機のチャンバ部品の分解図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１３ｄ】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１７】
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