(57)【要約】コンプレッサは、ピストンロッドを介して複数個のピストンチャンバにそれぞれ出入り運動する各ピストンにより、流入口からの流体を流出口に移動し、また流入口と流出口との間に差圧を生じさせる。回転シャフトを溝付き端部プレートに貫通させ、この回転シャフトは溝付きプレート又はピストンロッドの何れかに連結する。溝付き端部プレートは、中心を外れた又は偏心した溝を画定する。軸受をピストンロッドから突出させ、また溝に嵌合させ、シャフトの回転運動によりピストンロッド又は溝付き端部プレートのいずれかを回転させるとき、ピストンロッドは回転シャフトに対して往復摺動する。溝内における軸受の各位置は、回転シャフトに対するピストンロッドの対応位置を決定する。各ピストン対は、単一の連続したピストンロッドから延在する。【選択図】図３Ａ
2015504133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のピストンチャンバに、対応のピストンが出入りすることにより、ガスを流入口から流出口に移動させ、また流入口と流出口との間に差圧を生じさせるコンプレッサであり、回転シャフトは、溝付き端部プレートを貫通して第１方向に延在し、前記溝付き端部プレートは、前記回転シャフトにほぼ直交する第２方向に前記コンプレッサを横切るよう延在し、前記回転シャフトは、前記溝付き端部プレート又は前記ピストンのピストンロッドのいずれか一方に連結し、前記溝付き端部プレートは、前記回転シャフトに対して中心が外れているほぼ円形の溝を画定し、またピストンロッドは前記回転シャフトにほぼ直交するよう前記コンプレッサを貫通し、前記ピストンロッドが前記回転シャフトに対して往復摺動し、これにより対応のピストンが前記回転シャフトに対して交互に接近及び離間するようにしたコンプレッサであって、
前記ピストンロッドから突出するとともに、前記第１端部プレートにおける前記溝内に嵌合する軸受を備え、前記回転シャフトの回転運動により前記ピストンロッド又は第１端部プレートの何れか一方を回転させた際に、前記軸受が前記第１端部プレートにおける溝を移動し、前記溝内における前記軸受の各位置が、前記ピストンロッドの前記回転シャフトに対する対応位置を決定する、
コンプレッサ。
【請求項２】
請求項１記載のコンプレッサにおいて、前記ピストンロッドは、前記回転シャフトが貫通する開口を画定し、前記回転シャフトは前記ピストンロッドに係合するとともに前記ピストンロッドに回転運動を与える、コンプレッサ。
【請求項３】
請求項２記載のコンプレッサにおいて、前記回転運動が前記ピストンロッドを前記溝付き端部プレートに平行な経路に沿って回転させ、前記ピストンロッドの前記回転シャフトの周りでの往復摺動に伴って、前記対応のピストンが対応のピストンチャンバ内で前進及び後退する、コンプレッサ。
【請求項４】
請求項２記載のコンプレッサにおいて、前記回転シャフトが前記回転シャフトに直交する平面内で前記ピストンロッドを回転させ、また前記ピストンロッドの回転に伴って、前記軸受が前記溝を移動し、前記軸受の前記溝における位置の変化に伴って、前記ピストンロッドは、前記ピストンロッドにおける前記開口内の前記回転シャフトの周りで摺動する、コンプレッサ。
【請求項５】
請求項１記載のコンプレッサにおいて、前記回転シャフトを前記溝付き端部プレートに連結し、前記溝付き端部プレートに回転運動を与え、これにより前記溝付き端部プレートにおける溝が前記ピストンロッドにおける前記軸受に沿って移動して、前記ピストンロッドに側方運動を与え、前記対応のピストンを前記ピストンチャンバに対して出入り摺動を行わせる、コンプレッサ。
【請求項６】
ガスを流入口から流出口に移動させ、また流入口と流出口との間に差圧を生じさせるコンプレッサであり、
前記コンプレッサに対して第１方向に延在する回転シャフトと、
前記コンプレッサにおいて前記回転シャフトにほぼ直交する第２方向に延在するピストンロッドであり、前記ピストンロッドの両側の端部にそれぞれ対応するピストンを連結し、前記ピストンロッドは前記回転シャフトに対して往復摺動し、これにより前記対応のピストンが交互に前記回転シャフトに対して接近及び離間するようにした、該ピストンロッドと、
前記ピストンロッドから突出する軸受と、
前記ピストンロッドにほぼ平行に延在し、また前記ピストンロッドにおける前記軸受を収容する溝を画定した溝付き端部プレートであって、前記溝付き端部プレートにおける前記溝は前記回転シャフトに対して中心が外れている、該溝付き端部プレートと、
を備え、
前記回転シャフトの回転運動が前記ピストンロッド又は前記溝付き端部プレートのいずれか一方を回転させた際に、前記軸受が前記溝を移動し、また、
前記溝内における前記軸受の各位置が、前記ピストンロッドの前記回転シャフトに対する対応位置を決定する、
コンプレッサ。
【請求項７】
請求項６記載のコンプレッサにおいて、前記ピストンロッドは、前記回転シャフトが貫通する開口を画定し、前記開口は、前記軸受が前記溝付き端部プレートにおける溝を移動する際に前記ピストンロッドが前記回転シャフトの周りで往復摺動する移動長さを画定する、コンプレッサ。
【請求項８】
請求項７記載のコンプレッサにおいて、前記回転シャフトを前記溝付き端部プレートに連結し、前記溝付き端部プレートに回転運動を与え、これにより前記溝付き端部プレートにおける溝が前記ピストンロッドにおける前記軸受に沿って移動して、前記ピストンロッドに側方運動を与え、前記対応のピストンを前記回転シャフトの周りで往復摺動させる、コンプレッサ。
【請求項９】
請求項７記載のコンプレッサにおいて、前記回転シャフトを前記溝付き端部プレートに連結し、前記溝付き端部プレートに回転運動を与え、これにより前記溝付き端部プレートにおける溝が前記ピストンロッドにおける前記軸受に沿って移動して、前記ピストンロッドに側方運動を与え、前記対応のピストンを前記回転シャフトの周りで往復摺動させる、コンプレッサ。
【請求項１０】
請求項６記載のコンプレッサにおいて、さらに、ピストンチャンバを設け、前記ピストンチャンバ内で対応のピストンが摺動して、前記ピストンチャンバ内で交互に真空の容積部及びより高圧の容積部を生じさせる、コンプレッサ。
【請求項１１】
請求項６記載のコンプレッサにおいて、さらに、前記コンプレッサ内におけるポートネットワークを備え、前記ポートネットワークは前記流入口及び流出口を接続する、コンプレッサ。
【請求項１２】
請求項１１記載のコンプレッサにおいて、さらに、前記コンプレッサに対して出入りするガスの流入及び流出を制御する少なくとも１個のシールを備える、コンプレッサ。
【請求項１３】
請求項１２記載のコンプレッサにおいて、前記シールは、前記コンプレッサの周りに、また前記回転シャフトに平行に延在する、コンプレッサ。
【請求項１４】
請求項１３記載のコンプレッサにおいて、前記シールは、前記回転シャフトに対してほぼ直交する方向に延在し、また前記シールの側端縁から延在するシール流出口を有する、コンプレッサ。
【請求項１５】
請求項１３記載のコンプレッサにおいて、前記シールは、前記回転シャフトに対してほぼ平行に延在し、また前記シールの底端縁から延在するシール流出口を有する、コンプレッサ。
【請求項１６】
請求項１３記載のコンプレッサにおいて、前記シールはリップシールとする、コンプレッサ。
【請求項１７】
請求項１３記載のコンプレッサにおいて、前記シールはラビリンスシールとする、コンプレッサ。
【請求項１８】
請求項６記載のコンプレッサにおいて、さらに、ピストンチャンバを包囲するコンプレッサ本体を備え、前記ピストンロッドが前記回転シャフトに対して側方に摺動するとき前記ピストンチャンバ内で前記ピストンが移動する、コンプレッサ。
【請求項１９】
請求項１８記載のコンプレッサにおいて、前記ピストンが前記ピストンチャンバに対して出入り摺動するとき、前記ピストンチャンバは交互に真空及び上昇圧力領域を生じさせる、コンプレッサ。
【請求項２０】
請求項１９記載のコンプレッサにおいて、前記ピストンチャンバは、前記コンプレッサ本体内に画定したポートに接続し、前記ポートは、前記コンプレッサにおけるガスの流入及び流出ポイントを画定する、コンプレッサ。
【請求項２１】
ガスを流入口から流出口に移動させ、また流入口と流出口との間に差圧を生じさせるためのコンプレッサであり、
前記コンプレッサに対して第１方向に延在する回転シャフトと、
前記コンプレッサにおいて前記回転シャフトにほぼ直交する第２方向に延在する第１ピストンロッドであり、前記第１ピストンロッドの両側の端部にそれぞれ対応するピストンを連結し、前記第１ピストンロッドは前記回転シャフトに対して往復摺動し、これにより前記対応のピストンが交互に前記回転シャフトに対して接近及び離間するようにした、該第１ピストンロッドと、
前記コンプレッサにおいて前記回転シャフトにほぼ直交する第３方向に延在する第２ピストンロッドであり、前記第２ピストンロッドの両側の端部にそれぞれ対応する第２ピストンを連結した第２ピストン対を有し、前記第２ピストンロッドは前記回転シャフトに対して往復摺動し、これにより前記対応の第２ピストン対が交互に前記回転シャフトに対して接近及び離間するようにした、該第２ピストンロッドと、
前記第１ピストンロッドとから突出する第１軸受と、
前記第２ピストンロッドとから突出する第２軸受と、
前記第１及び第２のピストンロッドにほぼ平行に延在し、また前記第１及び第２のピストンロッドにおける前記第１及び第２の軸受を収容する溝を画定した溝付き端部プレートであって、前記溝付き端部プレートにおける前記溝は前記回転シャフトに対して中心が外れている、該溝付き端部プレートと、
を備え、
前記回転シャフトの回転運動が前記第１及び第２のピストンロッド又は前記溝付き端部プレートのいずれか一方を回転するとき、前記第１及び第２の軸受が前記溝を移動し、また
前記溝内における前記第１及び第２の軸受の各位置が、前記第１及び第２のピストンロッドの前記回転シャフトに対する対応位置を決定する、
コンプレッサ。
【請求項２２】
請求項２１記載のコンプレッサにおいて、前記第２ピストンロッドは前記第１ピストンロッドの上方に配置される、コンプレッサ。
【請求項２３】
請求項２２記載のコンプレッサにおいて、前記第１及び第２のピストンロッド双方は、前記回転シャフトがそれぞれ貫通する開口を画定する、コンプレッサ。
【請求項２４】
請求項２３記載のコンプレッサにおいて、前記両ピストンロッドは、それぞれに対応する開口を介して前記回転シャフトの周りで往復摺動する、コンプレッサ。
【請求項２５】
請求項２４記載のコンプレッサにおいて、さらに、前記対応のピストン対が前記コンプレッサ内で嵌合するピストンチャンバ対を備える、コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年１月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／５８５，８２８号の優先権を主張し、これを参照することによって、本明細書に全体を援用する。
【０００２】
本発明は、ガスの流入口及びこのガスの流出口を有し、コンプレッサ内でのピストンの動作により流出口においてガスが調整した圧力を有するようにするガスコンプレッサの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
空気、ガス及び流体を移動させるコンプレッサは、２〜３例を挙げると医療、自動車及び飲料関連の産業に一定の需要がある。ピストンポンプがコンプレッサ分野でよく知られている。ピストンポンプは伝統的に回転シャフトを有し、回転シャフトは上下動（往復運動）するピストンに取付けた偏心子を有する。ピストンポンプの１つの型式としてはウォブル式ピストンポンプ（図１参照）があり、これは、ピストンロッド２０を有し、ピストンロッド２０の一方の端部にピストン１８を取付け、他方の端部に偏心した軸受アセンブリ２５を取付ける。回転シャフト２３が軸受アセンブリ２５の周りに回転するとき、ピストンロッド２０は、位置が変化し（図１に点線で示すように）、またピストン１８を一方の側から他方の側に向かってシフトアップ及びシフトダウンさせる（すなわち、ピストンは「揺動（ウォブル：wobble）」する）。ピストン１８は、左から右に揺動による上下動をし、またテフロン（登録商標）製のシール又はカップ１４を使用して、チャンバ１７の両側の側面１６Ａ，１６Ｂに圧力を加え、チャンバの一方の側に真空を生じ（例えば、流入口１０に）、チャンバの他方の側に正圧の加圧変位を生じさせる（例えば、流出口１２に）ようにする。これらポンプは、制限された上下動行程及び変位量を有し、また良好な圧力調整を行うが、容量に関しては１回転当たりにつき圧縮行程及び変位量が少ない。制限されたピストン行程及び変位量に起因して、これらポンプはエア／ガス移動の総量が十分ではない。コンプレッサヘッドをより多く追加することができるが、より多くの空間及び重量を必要とする。これらポンプは、騒音を発生し、振動が多く、またアセンブリの部分として必要な金属製の偏心子に起因して重量がある。ウォブルピストンは、サイズ及び重量を考慮すると、供給するエア量は限られている。テフロンピストンは信頼性が高いが、１回転あたりの容量が少なく、移動するエア／ガスの総量を消費電力との比較で考慮すると、効率が悪い。さらに、脈動的流動であり、平滑的な排出流が得られない。前後に揺動することにより、これらピストンはエア吸引口ではなくピストンの端部の周りからエアを引込むため、汚染の問題もある。
【０００４】
従来技術における他の種類のコンプレッサとしては、ベーンポンプ（図２参照）がある。図２にＧａｓｔ（登録商標）コンプレッサのイメージで示すように、このコンプレッサは、中心を外れた、すなわち、コンプレッサの内部に対して「偏心」位置をとる回転シャフトを有する。ピストンロッド４０は、チャンバ４３で摺動するベーン４２に連結し、また回転シャフトが偏心位置をとることにより、ベーンに異なる行程長さを与え、コンプレッサの内周４５に沿う位置でベーンを内方及び外方に摺動させる。コンプレッサ内の空間がベーンを外方に押し出す（例えば、ベーン４２Ｂ）のに利用できるとき、ピストンチャンバ４３内に真空を生じ、またベーンが押し戻されるとき（すなわち、ベーン位置４２Ｄ）、ピストンチャンバ４３内に収集された流体又はエア又はガスが対応するチャンバ４３内で圧縮される。チャンバ４３内の圧縮されたガス又は流体は、コンプレッサの流入口３０で見られる圧力よりも高い圧力で流出口３１から流出することができる。回転ベーンポンプは、スチール製のコンプレッサ本体にカーボン製のベーンを使用することがよくある。これら素材は、低い熱膨張を有し、空間に対する公差が極めて狭いため必要とされる。これらコンプレッサは、複数ベーンを使用する機会が多いため、１回転当たり高いエア量を供給できる。しかし、これらコンプレッサは高圧用ではない。これら回転ベーンコンプレッサは極めて重量があり、カーボンダストの問題があり、また早期に摩耗し易く、厳しい公差のため機械加工のコストが高くなる。これらコンプレッサは多量のエアを移動する。回転コンプレッサは静粛で振動が少なく、高圧用には設計されておらず、オイルなしでは早期に摩耗するものの、脈動がない平滑な排出流が得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多くの産業環境におけるコンプレッサは、部品の重複を少なくし、ひいてはより軽量のアセンブリにし、共通のシャフトで複数のピストンを駆動可能とすることにより、効率性をより高めることが可能となるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、ガスを流入口から流出口に移動させる本発明のコンプレッサは、対応のピストンが複数個のピストンチャンバに対して出入りすることに起因して流入口と流出口との間に差圧を生じさせる。回転シャフトは溝付き端部プレートに対して第１方向に貫通し、前記溝付き端部プレートは前記回転シャフトにほぼ直交する第２方向に前記コンプレッサを横切るよう延在するものとし、前記回転シャフトは前記溝付き端部プレート又は前記ピストンのピストンロッドのいずれか一方に連結する。溝付き端部プレートは前記回転シャフトに対して中心が外れているほぼ円形の溝を画定し、またピストンロッドは前記回転シャフトにほぼ直交するよう前記コンプレッサに貫通する。ピストンロッドは前記回転シャフトに対して往復摺動し、これにより対応のピストンが前記回転シャフトに対して交互に接近及び離間するようにする。コンプレッサは、さらに、前記ピストンロッドから突出し、また前記第１端部プレートにおける前記溝内に嵌合する軸受を備え、前記回転シャフトの回転運動により前記ピストンロッド又は第１端部プレートの何れか一方を回転させるとき、前記軸受が前記第１端部プレートにおける溝を移動する。前記溝内における前記軸受の各位置は、前記ピストンロッドの前記回転シャフトに対する対応位置を決定する。
【０００７】
異なる実施形態において、本発明のコンプレッサは、ガスを流入口から流出口に移動させ、また流入口と流出口との間に差圧を生じさせる。本発明のコンプレッサは、前記コンプレッサに対して第１方向に延在する回転シャフトと、前記コンプレッサにおいて前記回転シャフトにほぼ直交する第２方向に延在するピストンロッドとを有する。前記ピストンロッドは、その両側の端部にそれぞれ対応するピストンを連結し、前記ピストンロッドは前記回転シャフトに対して往復摺動し、これにより前記対応のピストンが交互に前記回転シャフトに対して接近及び離間することができる。軸受を前記ピストンロッドから突出させ、また溝付き端部プレートを前記ピストンロッドにほぼ平行に延在させる。溝付き端部プレートは、前記ピストンロッドにおける前記軸受を収容する溝を画定する。前記溝付き端部プレートにおける前記溝は前記回転シャフトに対して中心が外れている。前記回転シャフトの回転運動が前記ピストンロッド又は前記溝付き端部プレートのいずれか一方を回転するとき、前記軸受が前記溝を移動する。前記溝内における前記軸受の各位置が、前記ピストンロッドの前記回転シャフトに対する対応位置を決定する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来のウォブルピストン型コンプレッサの正面図である。
【図２】従来の回転ベーン型コンプレッサの正面図である。
【図３Ａ】本発明によるコンプレッサの縦断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａのコンプレッサの正面図である。
【図３Ｃ】図３Ａのコンプレッサの側面図である。
【図４】図３Ｃに示す側面におけるコンプレッサの縦断面図である。
【図５Ａ】本発明によるデュアルピストンロッドコンプレッサの斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａのデュアルピストンロッドコンプレッサの頂面図である。
【図５Ｃ】図５Ｂにおける５Ｃ−５Ｃ線上のデュアルピストンロッドコンプレッサの縦断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｂにおける５Ｄ−５Ｄ線上のデュアルピストンロッドコンプレッサの縦断面図である。
【図６】本発明による４ピストンを有するデュアルピストンコンプレッサの分解斜視図である。
【図７】入口ポート及び出口ポートに合致するラビリンスシールを有する、本発明によるコンプレッサの断面図である。
【図８】入口ポート及び出口ポートに合致するラビリンスシールを有する、本発明によるコンプレッサの断面図である。
【図９】入口ポート及び出口ポートに合致するよう構成したチェック弁を有する、本発明によるコンプレッサの断面図である。
【図１０Ａ】関連するシールの互いに対向する側面に入口ポート及び出口ポートを有する、本発明によるコンプレッサの断面図である。
【図１０Ｂ】関連するシールの底部側面に入口ポート及び出口ポートを有する、本発明によるコンプレッサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図３Ａ〜３Ｃは、空気、特定ガス（例えば、酸素）、又は流体を圧縮するのに有用なコンプレッサを示す。用語「流体」は広い意味で使用し、流動し又は圧力を受けるガス状又は液状のいずれかの形態にある任意の物質を包含する。その点に関して、コンプレッサは、流体コンプレッサ、酸素コンプレッサ、又はエアコンプレッサと称する場合があり、なぜなら圧縮されている媒体の性質が特許請求する本発明の構造を変化させるものではないからである。
【００１０】
図３Ａのコンプレッサは、本発明の一実施形態の概観を示す。コンプレッサ５０は底部の端部プレート７０を有し、この端部プレート７０は、コンプレッサ５０を横切るよう延在し、また回転シャフト６０が端部プレート７０に貫通する。回転シャフト６０は動力源に連結し、この動力源は、従来技術（例えば、回転シャフトを駆動するモータ）では見られない標準の機械的装置における回転エネルギーを伝達する。回転シャフト６０は、圧縮されるガス又は流体の流入口及び流出口に対する所望の向きに応じて順方向又は逆方向のいずれかに回転することができる。
【００１１】
一実施形態において、回転シャフト６０は、底部端部プレート７０がコンプレッサ５０に対してほぼ水平方向に交差するとき、コンプレッサ５０に対し垂直方向に貫通する。回転シャフト６０は、底部端部プレート７０からコンプレッサ本体５２に貫通し、また溝付き端部プレート７２で、又はその近傍で終端する。溝付き端部プレート７２は、一部に溝５８を画定することに特徴があり、一実施形態においてこの溝は、ほぼ円形の溝５８とする。溝５８が円形であることは、しかし、本発明を制限するのではなく、コンプレッサ内でピストンを案内するトラックを都合よく提供する任意の形状にすることができる。本発明を限定するものではないが、一実施形態において、溝５８は、楕円形若しくは長円形、又は溝５８の部分が弓形経路ではない直線的セグメントを画定するもとのすることができる。
【００１２】
溝付き端部プレート７２における溝５８は、関連するピストン５５Ａ，５５Ｂの位置を調整する軸受６５を収容するよう構成し、この位置調整は、静止の溝５８を軸受が移動することによって行う。代案として、溝５８が静止の軸受６５を移動するようにすることができる。換言すれば、回転シャフト６０を溝付き端部プレート７２に取付け、回転エネルギーを溝付き端部プレート７２に付与し、これにより溝５８が軸受６５の周りに移動するようにする。
【００１３】
コンプレッサ５０の限定的ではない一実施形態において、軸受６５をピストンロッド７５に取付け、このピストンロッド７５は、両側の端部における各ピストン５５Ａ，５５Ｂで終端させる。ピストン５５Ａ，５５Ｂはピストンチャンバ５４Ａ，５４Ｂ内で往復移動する。この点に関して、コンプレッサ５０は、ピストンロッド７５による摺動側方運動を許容し、またピストンロッド７５に取付けた軸受６５に作用する力によってピストンロッドの位置が決定される。一実施形態において、ピストンロッド７５は、ピストン５５Ａ，５５Ｂ相互間の長さに沿って何ら分裂又は途切れがない単一の連続したピストンロッドである。ピストンチャンバ５４Ａ，５４Ｂは、ピストンが往復移動する上で適切な空間が得られるサイズとする。
【００１４】
図３Ａの実施形態において、ピストンロッド７５には開口７８（図５Ａ及び５Ｂに示す）を画定し、この開口７８に回転シャフト６０が貫通する。回転シャフト６０は、ピストンロッド７５を通過して溝付き端部プレート７２まで連続する。関連する実施形態に基づいて、回転シャフト６０は、物理的にピストンロッド７５又は溝付き端部プレート７２のいずれか一方に連結し、この一方に回転運動を与える。回転シャフト６０からの回転運動は、ピストンロッド７５に加わり、軸受６５を溝付き端部プレート７２における溝５８に沿って移動させる。回転シャフト６０からの回転運動を溝付き端部プレート７２に加えた際には、溝付き端部プレートは実際に回転し、溝５８が軸受６５を移動する。回転シャフト６０をピストンロッド７５又は溝付き端部プレート７２に取付けて、ピストンロッド７５又は溝付き端部プレート７２に回転運動を与えるかどうかに係わらず、結果的に、溝５８が軸受６５に対する回転力を決定し、ひいてはピストンロッド７５に力を加える。
【００１５】
図３Ａに矢印で示すように、回転シャフト６０を溝付き端部プレート７２に連結し、したがって、回転シャフト６０が、溝５８とともに溝付き端部プレート７２を回転するとき、ピストンロッド７５に取付けた軸受６５は、ピストンロッド７５を側方に往復摺動させるか否かを決定する。溝５８内の軸受６５の位置は、ピストンロッド７２に画定した開口７８に沿う摺動量を決定する。
【００１６】
例として、図３Ａは、「偏心」又は「オフセンター」溝５８内にある軸受６５とともに回転する溝付き端部プレート７２を示す。この点に関して、用語「偏心」又は「オフセンター」は、溝５８の中心がコンプレッサ又は回転シャフト６０の垂直軸線に一致しないことを意味する。偏心溝５８によれば、軸受６５が溝５８を移動するとき、又は溝５８が軸受６５上で摺動するとき、溝及び軸受の接触の向きが、関連のピストンロッドを側方又は水平方向に押すので、軸受がピストンロッド７５の側方位置を調整できる。図３Ａの実施形態において、溝付き端部プレート７２が軸受６５上で溝を回転させるとき、溝は軸受を押し、また軸受はピストンロッド７５を押す。この実施形態におけるピストンロッドはピストンとともに往復摺動し、ピストンはピストンチャンバ内で等しい量だけ移動する。
【００１７】
異なる態様において、回転シャフト６０がピストンロッド７５を回転させ、したがって、ピストンロッドが円形パターンで外方に揺動する際に、溝内で移動する軸受は、回転シャフトに対するピストンの側方位置を連続的に変化させる。
【００１８】
いずれかの設定において、ピストンロッドが水平面内で回転し、かつ軸受が溝を移動するときピストンロッドが連続的に往復摺動するか、又は溝付き端部プレートが第２水平面内で回転し、したがって、静止の軸受６５がピストンロッドを押して往復移動させるかに係わらず、結果として、ピストン５５Ａ，５５Ｂは、交互に回転シャフトに接近したり、また遠ざかったりする位置をとる。ピストンが回転シャフトに一層近づき、対応のピストンチャンバから退出する移動をするとき、真空がそのピストンチャンバ内に生ずる。ピストンが回転シャフトから一層遠ざかり、ピストンチャンバ内に一層深く進入する移動をするとき、チャンバ内のガス又は流体がピストンによって圧縮される。図３Ａは、ピストンチャンバをデバイスの適切な流入口６２Ｄ及び流出口６２Ａに接続するポート６２Ａ〜６２Ｄのネットワークを示す。適正に方向づけられたバルブ６３Ａ，６３Ｂを使用し、ピストンチャンバ５４Ａ，５４Ｂに対する流れを確実に流入及び流出させることができるようにする。ポートのネットワークは、コンプレッサ５０の本体に既知の手段によって穴開け加工することができる。ポート６２Ａ〜６２Ｄは、通常コンプレッサ５０の静止部分に設計し、外側機器又はアタッチメントが流出側の圧縮流体を利用できるようにする。
【００１９】
図３Ａ〜３Ｃは、コンプレッサ５０のポート区域６２Ｂ，６２Ｃを包囲するリップシール８０を示す。一実施形態において、ポート用のシールをリップシール８０とする。図３Ｂ及び３Ｃは、シール８０のための出口ポートを有するコンプレッサ５０の異なる向きを示す。シール本体８４を図４により詳細に示し、これは図３の実施形態における縦断面図である。図４において、シール本体８４は、コンプレッサ５０における底部端部プレート７０の近傍部分を包囲し、また回転シャフト６０の底部端部プレート７０とピストンロッド７５との間における部分を包囲する。コンプレッサ本体５２に画定したポート６２Ａ〜６２Ｄは、シールの対応ポート８２Ａ，８２Ｂに適合する。
【００２０】
図３の実施形態は、さらに、図５Ａ〜５Ｄの実施形態に拡張することもでき、図５Ａ〜５Ｄは、コンプレッサが１個より多いピストンロッド及び１セットより多いピストンを同一装置内に組入れた実施形態を示す。コンプレッサ５１はデュアルピストンロッド７５Ａ，７５Ｂを有し、これらピストンロッド７５Ａ，７５Ｂは、図３につき詳述したのと同一の原理で動作する。各ピストンロッド７５Ａ，７５Ｂは対応の軸受６５Ａ，６５Ｂを有し、これら軸受６５Ａ，６５Ｂは溝付き端部プレート７２における単一の溝５８に係合する。各ピストンロッドは、勿論対応のピストンチャンバにおける両側のピストンで終端する。図５Ａに示すように、回転シャフト６０はデュアルピストンロッド７５Ａ，７５Ｂを同時に回転させ、それぞれ同一の溝５８に沿って移動させる。図５の実施形態において、ピストンロッド７５Ａ，７５Ｂは、一方が他方の頂部にくるよう位置決めするが、この実施形態は単に説明を目的とするものである。図面に示すように、ピストンチャンバ５４Ａ〜５４Ｄはすべて同一高さにあり、したがって、頂部ピストンロッド７５Ｂは、すべての他のピストンチャンバと同一レベルにある適切なピストンチャンバに嵌合する高さとなるように調整する。
【００２１】
図６は、デュアルピストンロッド７５Ａ，７５Ｂを利用する図５によるコンプレッサの一実施形態の分解斜視図を示す。図６は、コンプレッサにおけるコンポーネントの向きを取り敢えず使用できるよう調整した状態を表し、図６の実施形態において、回転シャフト６０は、偏心した溝付き端部プレート７２に嵌挿し、またワッシャ９１，９６Ａ，９６Ｂ並びにハウジングガスケット９４に通過させる。ヘッドコンポーネント９９は、デュアルピストンロッド７５Ａ，７５Ｂを配列するための適切なポート及びシールを提供し、これによりピストン５５Ａ〜５５Ｄが適切なピストンチャンバ５４Ａ〜５４Ｄ内で往復移動できる。
【００２２】
図７〜１０は、コンプレッサの本体内にポートネットワークを展開し、またコンプレッサの本体における適切なシールを設ける方法を示す。ポートは、個別の入口ポート及び出口ポートのセットを有する各ピストンチャンバに個別化してもよいし、又は、所定のポートセットが複数のピストンチャンバに供するよう組合せ可能としても良い。図７は、コンプレッサ本体５２が回転シャフト６０の周りに延在し、また適切な入口及び出口のポート８２Ａ，８２Ｂを有することを示す。リップシール８０は、適切なリップシールセグメント８６Ａ〜８６Ｆを有し、周辺機器が流量及び差圧の点で効率損失がなくポートネットワークに対して確実にアクセスできるようにする。
【００２３】
図８は、ポート６２Ａ，６２Ｂをシールする他のオプションとしてのラビリンスシール１０５Ａ，１０５Ｂを示す。このラビリンスシール１０５は、互いに嵌合して入口及び出口のポートが動作における最大効率を維持できるようにしたデュアル部分１０５Ａ，１０５Ｂを有する。
【００２４】
図９は、ポートを適切なチェック弁によって制御すること状態を示すとともに、図１０Ａ及び１０Ｂは、コンプレッサ本体及び関連するシール双方におけるポートの多くの位置を示す。
【００２５】
上述のコンプレッサを形成するのに使用する材料は、テフロン（登録商標）及びルロン（登録商標）製のピストンシール、又は自己芯出し性及び浮遊性があり、ピストンの整列を維持する他の滑りやすい低摩擦ピストンシールがある。シールは両面（デュアルフェーシング）シールとすることができる。コンプレッサの本体、ピストンロッド、ピストン及びコンプレッサ内のプレートは、耐久性のある材料、例えば、低炭素スチール、アルミニウム、及びポリマー合成材料で形成することができる。適切な材料は、コンプレッサ及び関連のシール双方に関して、使用中における熱膨張を最小化する又は少なくとも制御するものを選択することができる。
【００２６】
本発明の特別な実施形態につき図示し、また説明してきたが、当業者であれば、多くの変更及び改変を行うことができるであろう。特許請求の範囲は、本発明の精神及び範囲にあるこのようなすべての変更及び改変もカバーすることを意図すると理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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