(57)【要約】  駆動軸を有するモータと、注入口及び排出口を有する圧縮チャンバーと、ダイアフラムが第１位置と第２位置の間で前後に振れるとき、空気が注入口を通って吸入されるとともに、排出口を通って押し出されるように、圧縮チャンバー内に配置されたダイアフラムと、駆動軸に作動的に接続されたクランク軸と、クランク軸の回転動作によって横方向に変位するように構成されるとともに、その横方向の動きによってダイアフラムを振れさせるように配置されたシャトルと、シャトルの非横方向の動作を防止するように構成されたガイド、とを備える圧縮機が提供される。幾つかの実施例では、圧縮機は、約０．２４Ｌ（１５立方インチ）未満の全容積を占める。
2008520903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸を有するモータと、
注入口及び排出口を有する圧縮チャンバーと、
ダイアフラムが第１位置及び第２位置の間で前後に振れるとき、空気が前記注入口を通って吸引されるとともに前記排出口を通って押し出されるように、圧縮チャンバー内に配置された当該ダイアフラムと、
前記駆動軸に作動的に接続されたクランク軸と、
前記クランク軸の回転動作によって横方向に変位するように構成されるとともに、その横方向動作によって前記ダイアフラムを振れさせるように配置されたシャトルと、
前記シャトルの非横方向の動作を防止するように構成されたガイドと、を備え、
約０．２４Ｌ（１５立方インチ）未満の全容積を占める、圧縮機。
【請求項２】
前記ガイドが、前記シャトルの動きを制限して、前記ダイアフラムの平坦な表面の平面に対して垂直な軸線に沿って動かすように構成されている、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記クランク軸は、前記駆動軸の回転により、前記クランク軸が前記シャトルを前後に駆動させるよう、前記駆動軸上に偏心して取り付けられている、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記シャトルが、前記クランク軸の枢動動作を前記ダイアフラムの振れに変換するように構成されている、請求項３に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記シャトルが方形の穴を包含し、
前記クランク軸がこの穴を通って延びる、請求項３に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記ダイアフラムが、回転動作で前記ダイアフラムを振れさせる回旋体（convolute）を包含する、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記ガイドが、前記シャトルの動きが前記ダイアフラムの中心軸に沿った方向に実質的に完全にあるように構成されている、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項８】
前記ガイドが、ガイドピンを包含する、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項９】
前記ガイドピンが、前記シャトルに対向する前記ダイアフラムに隣接して配置されたガイドディスクから延びる、請求項８に記載の圧縮機。
【請求項１０】
前記ダイアフラム、シャトル、及びガイドディスクが、圧縮機ハウジング内に収容され、
前記ガイドピンが、前記圧縮機ハウジング内のガイドスリーブ内にスライドして移動するように取り付けられている、請求項９に記載の圧縮機。
【請求項１１】
前記ガイドピンの動きによって空気が圧縮されるとき、前記空気を前記ガイドスリーブの中から逸出させる通気孔をさらに備えた、請求項１０に記載の圧縮機。
【請求項１２】
前記ガイドピンが、前記圧縮機チャンバー内に延びるとともに、スライドして前記シャトル内のスリーブと係合する、請求項８に記載の圧縮機。
【請求項１３】
前記ガイドピン及びスリーブの間の封止部をさらに備えた、請求項１２に記載の圧縮機。
【請求項１４】
前記圧縮機が、圧縮機ハウジングを包含し、
当該圧縮機ハウジングの中に、前記ダイアフラム、圧縮チャンバー、クランク軸、シャトル、及びガイドが配置された、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項１５】
前記圧縮機ハウジングが、約３１．８ｍｍ（１．２５インチ）未満の最大部直径を有する、請求項１４に記載の圧縮機。
【請求項１６】
前記圧縮機ハウジングが、略円筒形である、請求項１４に記載の圧縮機。
【請求項１７】
略扇形の釣り合いおもりをさらに包含する、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項１８】
前記モータ軸が、鍵状連結具によって前記クランク軸に連結されている、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項１９】
前記圧縮機が、２枚以上のダイアフラムを含む、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項２０】
前記圧縮機が、１枚のみのダイアフラムを含む、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項２１】
前記圧縮機が、約１．３ｍｍ（０．０５０インチ）未満のヘッドスペースのすきまを有するように構成されている、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項２２】
前記圧縮機が、約０．６４ｍｍ（０．０２５インチ）未満のヘッドスペースのすきまを有するように構成されている、請求項２１に記載の圧縮機。
【請求項２３】
前記圧縮機が、約０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）未満のヘッドスペースのすきまを有するように構成されている、請求項２２に記載の圧縮機。
【請求項２４】
前記シャトルが、約１２．７ｍｍ（０．５インチ）未満の厚さを有する、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項２５】
両ダイアフラムの間の間隔が、約１．３ｍｍ（０．５インチ）未満である、請求項１９に記載の圧縮機。
【請求項２６】
前記圧縮機によって占められる前記全容積が、約０．１６Ｌ（１０立方インチ）未満である、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項２７】
前記圧縮機によって占められる前記全容積が、０．０８Ｌ（５立方インチ）以下である、請求項２６に記載の圧縮機。
【請求項２８】
前記圧縮機が２枚のダイアフラムを含み、
各ダイアフラムが圧縮チャンバー内に配置され、
前記シャトル及びクランク軸は、前記シャトルの前後動作により前記ダイアフラムを交互に振れさせ、その結果前記２つのチャンバー内で交互の圧縮が起こるように、構成されている、請求項１９に記載の圧縮機。
【請求項２９】
前記注入口及び排出口が、使用中に前記圧縮機が吸引を行うように構成されている、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３０】
空気を噴出できる口腔ケア装置において、
アプリケータであって、当該アプリケータのヘッドに空気を送るためのアプリケータ内の通路を包含し、前記ヘッドがユーザーの口部に適合するようにサイズ設定されたアプリケータと、
前記空気を加圧するように構成された圧縮機と、を備え、
前記圧縮機が、
駆動軸を有するモータと、
注入口及び排出口を有する圧縮チャンバーと、
ダイアフラムが第１位置及び第２位置の間で前後に振れるとき、空気が前記注入口を通じて吸引されるとともに前記排出口を通じて押し出される、前記圧縮チャンバー内に配置された前記ダイアフラムと、
前記駆動軸に作動的に接続されたクランク軸と、
前記クランク軸の回転動作によって横方向に変位するとともに、その横方向動作によって前記ダイアフラムを振れさせるように構成されたシャトルと、
前記シャトルの非横方向の動作を防止するように構成されたガイドと、を含み、
前記圧縮機が、約０．２４Ｌ（１５立方インチ）未満の全容積を占める口腔ケア装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型圧縮機は、例えば、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ２００４／０４９９６８に記載されるように、手持ち式口腔ケア装置のユーザーに空気の流れを送達するために使用されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのような圧縮機は、人間工学的形状を有するパーソナルケア装置を提供するために、コンパクトである一方、効率的であるのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の態様は、小型でコンパクトな圧縮機を特徴とする。圧縮機の小型且つコンパクトな形状により、圧縮機は、手持ち式口腔ケア装置又は他のパーソナルケア装置のハウジングなど、人間工学的に形成されたハウジング内に収容されることが可能となる。
【０００５】
一態様において本発明は、圧縮機であって、（ａ）駆動軸を有するモータと、（ｂ）注入口及び排出口を有する圧縮チャンバーと、（ｃ）ダイアフラムが第１位置及び第２位置の間で前後に振れるとき、空気が注入口を通って吸引されるとともに排出口を通って押し出されるように、圧縮チャンバー内に配置されたダイアフラムと、（ｄ）駆動軸に作動的に接続されたクランク軸と、（ｅ）クランク軸の回転動作によって横方向に変位するように構成されるとともに、その横方向動作によってダイアフラムを振れさせるように配置されたシャトルと、（ｆ）シャトルの非横方向の動作を防止するように構成されたガイドと、を備える圧縮機を特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
圧縮機は、好ましくは約０．２５Ｌ（１５立方インチ）未満、例えば、０．１６Ｌ（１０インチ）未満の全容積（即ち、上で列挙された構成要素の全てを包含する圧縮機の容積）を占める。一部の例では、圧縮機の占める全容積は、さらにより小さく、例えば、０．０８Ｌ（５立方インチ）以下であってもよい。
【０００７】
好ましい圧縮機は、線状構造を有する。「線状構造」とは、圧縮機を駆動させるモータと、当該モータの中に圧縮機の構成要素を収容するハウジング（圧縮機ハウジング）とが線状に並んでいるとともに、同様の直径であることを意味する。
【０００８】
幾つかの好ましい圧縮機では、ガイドは、シャトルの動きを制限して、ダイアフラムの平坦な表面の平面に対して垂直な軸線に沿って動かすように構成されている。幾つかの実施例では、圧縮機は２枚のダイアフラムを含み、各ダイアフラムは圧縮チャンバー内に配置され、シャトル及びクランク軸は、シャトルの前後の動作によりダイアフラムを交互に振れさせ、その結果、２つのチャンバー内で交互に圧縮が起こるように構成されている。
【０００９】
幾つかの実施形態では、圧縮機は、次の利点の１以上を示す。圧縮機は、良好な空気圧及び空気流を提供する。幾つかの実施例において圧縮機は、１０３ｋＰａ（１５ｐｓｉ）の圧力で少なくとも０．０６Ｌ／秒（４リットル／分）、又は５５ｋＰａ（８ｐｓｉ）の圧力で少なくとも０．０５Ｌ／秒（３リットル／分）の排出量を有する。圧縮機は、組立を簡略化するために「サンドイッチ」構造を有する。圧縮機は、最小限のダイアフラムのぶれを示し、その結果、高排出量及びダイアフラムの長期耐用期間が得られる。従来のダイアフラム圧縮機と同様に、排出空気は清浄である。即ち、潤滑剤及び粒子状物質などの汚染物質が実質的にない。
【００１０】
本明細書に記載される圧縮機は、例えば、手持ち式口腔ケア装置、例えば米国特許出願１０／９６０，４６７、「口腔ケアシステム、口腔ケア装置、及び使用法（Oral Care Systems, Oral Care Devices and Methods of Use）」（２００４年１０月７日出願）に記載されるものにおいて使用されてもよく、その全ての開示が参考として本明細書に組み込まれる。圧縮機は、手持ち式装置のハンドルの中に収容されてもよいし、一部の例では、ハンドルと流体連通している接続台の中に配置されてもよい。
【００１１】
上記のように、圧縮機は、線状構造を有することが好ましい。図１〜３に示された実施形態では、線状構造は、従来のダイアフラム及びピストン圧縮機で使用される連接棒に代えてシャトルを使用することによって達成される。従来の圧縮機においては、典型的にはモータ及び圧縮機ハウジングが直角に並んでいるがゆえに、圧縮機の形状をハンドル内に人間工学的に適合させるにはあまり適していない。図１〜３において、圧縮機６００は、圧縮機組立体６０２と、圧縮機組立体のクランク軸上に取り付けられた釣り合いおもり６０５（図４）を包含するモータ取付台６０１によって圧縮機組立体に接合されたモータ６０４と、例えば、止めねじによってモータ軸上に取り付けられた鍵状軸連結具６０７とを包含する。釣り合いおもり６０５は、（円盤の半分の形状を有する）略扇形であり、釣り合いおもりによって占められる空間を最小限にするとともに圧縮機の振動を少なくする。好ましくは、図の通り、圧縮機組立体は、傘歯車を用いずにモータに直接的に接合される。釣り合いおもり６０５には穴６６０を包含し、この穴は、鍵状連結具６０７上の共働する突出部６６２と連結されて、モータ軸をクランク軸に接合する。この穴／鍵式連結具により、モータ軸とクランク軸組立体を正確に位置整合させる必要がない。このことは、最小限の電力損失及び連結具サイズで、比較的多量のトルクをモータから圧縮機組立体に伝達することも可能にする。
【００１２】
圧縮機組立体６０２は二つの半分を含有し、図２に詳細に示すとともに以下に説明するように、各半分はダイアフラム及びバルブヘッド組立体６０３をそれぞれ含む。各ダイアフラム及びバルブヘッド組立体６０３には、それ自体が空気の注入口及び排出口を含み、以下に説明されるように、それぞれ圧縮空気の流れを提供する。圧縮機６００は、例えば、少なくとも１０３ｋＰａ（１５ｐｓｉ）の排出口圧力、及び少なくとも０．０６Ｌ／秒（４リットル／分）の流量を有する、約３１．８ｍｍ（１．２５インチ）未満の直径を有していてもよい。
【００１３】
図２〜３において、モータ６０４から延び、モータ６０４によって駆動されたクランク軸６０６により、シャトル６１０に向かい合って配置された２枚のダイアフラム６０８Ａ及び６０８Ｂが交互に振れる、各ダイアフラムは、一方のダイアフラム及びバルブヘッド組立体の一部を構成する。クランク軸６０６には、一対の軸取付台６１１Ａ、６１１Ｂ上に偏心して取り付けられたロッド６２１、及び一対のローラ又は軸受６１４Ａ、６１４Ｂがある。下方の軸取付台６１１Ａは、モータ６０４の駆動軸上に同一線上に取り付けられており、駆動軸の回転がクランク軸６０６がシャトル６１０を前後に駆動させ、その結果、ダイアフラムの振れが起こる。
【００１４】
シャトル６１０は方形の穴６１２を備え、クランク軸がこの穴を通って延びており、クランク軸のローラ６１４Ａ及び６１４Ｂ（図２）は、穴６１２の内壁６１６に接触するようにサイズ設定されている。クランク軸が回転すると、シャトル６１０はダイアフラムの中心軸Ａに沿って前後に並進運動する（図３の矢印）。このシャトルの動作は、ハウジング６２０内に配置された一対のエラストマードーム６１９（図１Ａ）によって画定される各圧縮チャンバー６１８Ａ及び６１８Ｂの内外に、ダイアフラム６０８Ａ及び６０８Ｂを押し出す。シャトルによるダイアフラムの振れによって空気が圧縮チャンバーに吸引され、その後、空気は圧縮機の排気流から押し出される。各ダイアフラムには、回転動作でダイアフラムを振れさせ、ダイアフラムの耐用期間を延長させる傾向がある回旋体（convolute）６２２を備える。シャトル６１０の使用により、２枚のダイアフラム間の距離は、シャトルの厚さまで、例えば、約１．３ｍｍ（０．５インチ）未満まで最小になる。
【００１５】
効果及びダイアフラムの耐用期間を最大にするため、できる限りシャトルの動作を制限して、軸線Ａに沿って動かすのが望ましい。穴６１２の方形状は、他の方向への動作を防止する。更に、他の方向への動作は、一対のガイドディスク６２８のそれぞれから一般に軸線Ａに沿って延びるガイドピン６３０によって防止する。図１Ａにおいて、各ガイドピンは、ハウジング６２０内のガイドスリーブ６３２にスライドして移動するように取り付けられる。従って、ガイドピン６３０がガイドスリーブ６３２内にスライドして係合するため、軸線Ａに沿って線状に動くガイドディスク６２８により、シャトル及びダイアフラムの非軸線上の動きが抑制される。一般にガイドピンは、耐久性のある平滑な材料、例えば、約Ｒｃ１６〜６８、好ましくは約４８〜５４の硬度を有する、例えば研磨されたステンレス鋼で形成されていること、またガイドスリーブは、低摩擦の材料、例えばテフロン（TEFLON）（登録商標）、デルリン（DELRIN）、及びピーク（PEEK）ポリマーなどのポリマーで形成されていることが好ましい。
【００１６】
ガイドピンによりぶれ及びその他の非軸線上の動きが防止されるため、ヘッドスペースのすきま、即ち、圧縮ストロークの上部におけるダイアフラム及びドーム間の距離が縮む。一般に、ヘッドスペースのすきまは、約１．３ｍｍ（０．０５０インチ）未満、好ましくは約０．６４ｍｍ（０．０２５インチ）未満、最も好ましくは約０．３ｍｍ（０．０１０インチ）未満である。ダイアフラムはドームにより近づくことができるため、他の方法ではダイアフラムのぶれを補うために必要と考えられるヘッドスペースは、むしろ追加のストローク容量に使用することができ、それによって圧縮が増強される。
【００１７】
ガイドピン及びガイドスリーブの使用は、一般にガイドピンの力でスリーブ内を移動する空気の通気を必要とする。これは、あらゆる所望の方法で達成されてもよい。例えば、ガイドスリーブの頂部は雰囲気にさらされていてもよく、この場合、一般に封止部としてガイドピンの回りにＯリングが配置されている。あるいは、ピン／スリーブの間隙は、例えば、ガイドピンの直径を十分に小さくすることによって増加されてもよく、それによってスリーブ内の空気が間隙を通って圧縮チャンバー内に逸出することができる。他の代替法としては中空のガイドピンの使用が挙げられ、このガイドピンは、その側壁を通じて通気するとともに、キャップ及びハウジング内のピン表面上の溝及び／又はチャネルを通じて空気を送る。
【００１８】
圧縮機は、製造を簡略化するために「サンドイッチ」又は「積み重ね」構造を有するのが有利である。図２において、圧縮機の各側部は、ディスク、ダイアフラム、及びシャトルと、組立体、外側キャップ６５０、中間キャップ６５２、及びハウジング６２０を共にサンドイッチにしながら包含する、積み重ね体として組み立てられる。外側キャップ６５０及び中間キャップ６５２には、空気を注入口６３４から排出口６３８に通過させるための通過チャネルがある。このサンドイッチ構造は、従来の成形法を用いて圧縮機を量産するのを可能にすることがある。
【００１９】
図１Ａにおいて、圧縮機の使用時に、空気は注入口６３４を通って圧縮機の各側部に吸引される。その後、空気は、シャトルの往復動作によって、最初に一方のチャンバー６１８Ａで圧縮され、次にもう一方のチャンバー６１８Ｂで圧縮される。その結果、空気は最初に一方の空気排出口６３８から押し出され、次にもう一方の排出口から押し出されて、圧縮空気の一定の流れを提供する。注入口６３４及び排出口６３８には、圧縮機に出入する空気の流れを制御するための弁６３６及び６４０（例えば、フラップ弁）がそれぞれ設けられている。シャトルの前後の動きにより、２つのチャンバー内でこの交互の圧縮が起こり、「クランク室側」の空気を圧縮機から排出する必要をなくすことによってポンプ損失を最小限にする。圧縮機から空気を排出する必要がないため、圧縮機が収容される装置からそのような排出空気を放出する必要もなく、このことは、例えば、圧縮機が手持ち式装置のハンドル内に収容されている場合に有利であることがある。その上、空気を排出する必要がないため、漏れの起こる可能性のある箇所がなくなり、液体を分配する装置及び／又は湿潤環境で使用される装置にとって有利であることがあり得る。
【００２０】
望ましい場合には、シングルダイアフラム圧縮機、又は２枚以上のダイアフラム、例えば３枚以上、を持つ圧縮機に同様の線状構造を採用してもよい。圧縮機は、側部の一方から１枚のダイアフラムを取り除くだけで、シングルダイアフラム圧縮機に変更することができる。この構造は、所要電力を減少させる上、その分だけ出力を減少させる。ハウジングの未使用の部分をなくすため、シングルダイアフラム構造を再設計することは、圧縮機の大きさを縮小することができる。
【００２１】
本発明の幾つかの実施形態が記載された。しかし、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な変更が行われてもよいことが理解される。
【００２２】
例えば、本明細書に記載される圧縮機は、上記のように、口腔ケア装置における使用に特に適しているものの、高性能でコンパクトな圧縮機を必要とするあらゆる用途に使用されてもよい。その他の用途としては、種々の手持ち式装置及び空気を排出する容器、又は他の製品が挙げられる（後者の場合、圧縮機によって発生された圧縮空気は、推進体の代わりに使用されてもよく、又は分配圧力を提供するためにポンプで送られてもよい。）
その上、ガイドピンは、シャトルから延びるのではなく、ドーム内に固定されてもよい。この場合、シャトルには、ピンに沿ってシャトルをスライドさせるスリーブがあり、各スリーブの周りには封止部が提供される。またガイドピンに関して、望ましい場合には、各シャトルを案内するための１を超えるピンが設けられてもよい。
【００２３】
圧縮空気を供給するための圧縮機の使用について上で検討したものの、注入口と排出口を逆にして、圧縮機を使用して吸引を行ってもよい。
【００２４】
圧縮機は、図面においては円筒形の圧縮機が示されているものの、あらゆる所望の細長い形状を有してもよい。例えば、圧縮機は、断面が楕円形又は方形であってもよい。
【００２５】
加えて、釣り合いおもりは、Ａ軸線に対して垂直な他の位置、例えば、モータと反対側の圧縮機の側部上に配置されてもよい。
【００２６】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細を、添付図及び以下の説明に示す。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、その説明及び図面から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態による圧縮機の斜視図。
【図１Ａ】図１の線Ａ−Ａに沿って切った圧縮機の断面図。
【図２】図１の圧縮機の構成要素を示す部分分解斜視図（二重ダイアフラム圧縮機組立体の片側のみを分解し、他の半分は圧縮機のハウジング内に残したままの状態）。
【図３】圧縮機の構成要素の部分集合の拡大分解図。
【図４】図１〜２の圧縮機で使用される釣り合いおもり組立体の高拡大斜視図。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2008520903.tif 000009
2008520903.tif 000010