(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸を有するモータと、
前記モータ軸回りに９０度ずつずれた位置に配置され、シリンダ軸方向がモータ軸方向
に直交する４つのシリンダと、
前記シリンダ内にそれぞれ配置され、前記モータ軸により往復駆動される４つのピスト
ンと、
前記モータ軸を収容するケーシングと、
前記４つのシリンダに気体を導入するための４つの吸気流路、および、前記４つのシリ
ンダから気体を排出するための４つの排気流路からなり、前記モータ軸方向から視て前記
４つのシリンダで囲まれた領域内に配置される８つの流路とを備え、
前記８つの流路が２つずつ、前記モータ軸回りに隣り合う前記シリンダの間に配置され
ており、
前記モータ軸回りに隣り合う前記シリンダの間に配置された２つの前記流路が、前記モ
ータ軸方向に並んで配置されており、
前記８つの流路が、それぞれ、
前記モータ軸方向から視て前記４つのシリンダで囲まれた領域の外側から前記モータ軸
側に延びる第１流路を有し、
前記８つの流路のうち少なくとも４つの前記流路が、それぞれ、
前記モータ軸方向に沿って形成された第２流路を有することを特徴とする往復動ポンプ。
【請求項２】
前記第１流路および前記第２流路が、
前記ケーシングに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の往復動ポンプ。
【請求項３】
前記モータ軸方向から視て前記４つのシリンダで囲まれた領域内に配置され、複数の前
記シリンダに連通する複数の前記流路を統合するための統合流路を備えることを特徴とす
る請求項１または２に記載の往復動ポンプ。
【請求項４】
２つの前記統合流路が、前記モータ軸方向に並んで配置されることを特徴とする請求項
３に記載の往復動ポンプ。
【請求項５】
前記統合流路が、前記モータ軸と同心の環状に形成されていることを特徴とする請求項
３または４に記載の往復動ポンプ。
【請求項６】
前記４つのシリンダのうち少なくとも１つの前記シリンダが加圧用であって、残りの前
記シリンダが減圧用であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の往復動ポン
プ。
【請求項７】
前記４つのシリンダが、全て加圧用または減圧用であって、
前記４つのシリンダのうち２つまたは３つの前記シリンダの圧力レベルが、互いに同じ
であって、且つ、残りの前記シリンダの圧力レベルと異なることを特徴とする請求項１〜
５のいずれかに記載の往復動ポンプ。
【請求項８】
２つの前記シリンダが、同じ圧力レベルの加圧用または減圧用であって、
この２つのシリンダ内に配置される２つの前記ピストンが、１８０度の位相ずれで往復
駆動されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の往復動ポンプ。
【請求項９】
対向配置される２つの前記シリンダが、同じ圧力レベルの加圧用または減圧用であるこ
とを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の往復動ポンプ。
【請求項１０】
減圧用の前記シリンダに接続された前記排気流路の前記第１流路が、前記ケーシングの
内側と連通していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の往復動ポンプ。
【請求項１１】
９０度ずれて配置された２つの前記シリンダに連通する２つの前記第２流路が、前記モ
ータ軸方向に並んで接続されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の
往復動ポンプ。
【請求項１２】
圧力に応じて窒素の吸着および脱離を行う吸着剤が封入されており、供給された空気中
の窒素を前記吸着剤に吸着させて酸素濃縮ガスを生成する吸着部と、
前記吸着部への圧縮空気の供給、または、前記吸着部内の減圧の少なくとも一方を行う
ポンプとを備え、
前記ポンプが、請求項１〜１１のいずれかに記載された往復動ポンプであることを特徴
とする酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のシリンダを備える往復動ポンプ、およびこの往復動ポンプを用いた酸
素濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の酸素濃縮装置等に用いられる往復動ポンプとして、複数のシリンダを有するもの
が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、モータ軸を挟んで対向配置された２つの加圧用シリンダを有
する往復動ポンプが開示されている。２つの加圧用シリンダの端部には、それぞれ、シリ
ンダ室内と連通するシリンダヘッドが取り付けられており、このシリンダヘッドには、シ
リンダ室内に空気を導入するための吸気流路と、シリンダ室から圧縮空気を排出するため
の排気流路とが接続されている。吸気流路および排気流路は、往復動ポンプとは別体の配
管であって、ポンプの外側に配置されている。
【０００４】
また、従来の４つのシリンダを有するポンプでも、特許文献１のポンプと同様に、シリ
ンダ室と連通する吸気流路および排気流路は、ポンプとは別体の配管であって、ポンプの
外部に配置されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２３３８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したように、吸気用の配管と排気用の配管を、ポンプの外側に配置
すると、大型化してしまうという問題があった。特に、４つのシリンダを有するポンプの
場合、配管の数が８つになるため、コンパクトに設置することが困難であり、より大型化
してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、大型化を抑制することのできる往復動ポンプを提供することを目的
とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の発明に係る往復動ポンプは、モータ軸を有するモー
タと、前記モータ軸回りに９０度ずつずれた位置に配置され、シリンダ軸方向がモータ軸
方向に直交する４つのシリンダと、前記シリンダ内にそれぞれ配置され、前記モータ軸に
より往復駆動される４つのピストンと、前記モータ軸を収容するケーシングと、前記４つ
のシリンダに気体を導入するための４つの吸気流路、および、前記４つのシリンダから気
体を排出するための４つの排気流路からなり、前記モータ軸方向から視て前記４つのシリ
ンダで囲まれた領域内に配置される８つの流路とを備え、前記８つの流路が２つずつ、前
記モータ軸回りに隣り合う前記シリンダの間に配置されており、前記モータ軸回りに隣り
合う前記シリンダの間に配置された２つの前記流路が、前記モータ軸方向に並んで配置さ
れており、前記８つの流路が、それぞれ、前記モータ軸方向から視て前記４つのシリンダで囲まれた領域の外側から前記モータ軸側に延びる第１流路を有し、前記８つの流路のうち少なくとも４つの前記流路は、それぞれ、前記モータ軸方向に沿って形成された第２流路を有することを特徴とする。
【０００９】
この往復動ポンプでは、８つの流路が４つのシリンダで囲まれた領域内に配置されてい
るため、流路がこの領域の外側に配置されている場合に比べて、往復動ポンプの大型化を
抑制することができる。
また、８つの流路が２つずつ、モータ軸回りに隣り合うシリンダの間に配置されている
ため、４つのシリンダで囲まれた空間を有効に活用して、流路を効率的に配置することが
できる。
さらに、隣り合うシリンダの間に配置された２つの流路が、モータ軸方向に並んで配置
されているため、モータ軸方向から見て上記２つ流路をコンパクトに配置できる。
なお、２つの流路が「モータ軸方向に並んで配置される」とは、２つの流路が、モータ
軸方向から視て重なっていない場合を含む。
【００１０】
【００１１】
また、この往復動ポンプでは、第２流路がモータ軸方向に沿って形成されているため、第２流路を効率的に配置することができる。そのため、大型化をより確実に抑制できる。
【００１２】
第２の発明に係る往復動ポンプは、第１の発明において、前記第１流路および第２流路
が、前記ケーシングに形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この往復動ポンプでは、第１流路および第２流路がケーシングに形成されているため、
第１流路または第２流路としてパイプ等の部材を用いる場合に比べて、第１流路および第
２流路を効率的に配置することができ、大型化をより確実に抑制できる。
【００１４】
第３の発明に係る往復動ポンプは、第１または第２の発明において、前記モータ軸方向
から視て前記４つのシリンダで囲まれた領域内に配置され、複数の前記シリンダに連通す
る複数の前記流路を統合するための統合流路を備えることを特徴とする。
【００１５】
この往復動ポンプでは、モータ軸方向から視て４つのシリンダで囲まれた領域内で、複
数の流路を統合しているため、流路を効率的に統合することができる。
【００１６】
第４の発明に係る往復動ポンプは、第３の発明において、２つの前記統合流路が、前記
モータ軸方向に並んで配置されることを特徴とする。
【００１７】
この往復動ポンプでは、２つの統合流路をモータ軸方向に並べて配置するため、複数の
統合流路をコンパクトに配置することができる。
【００１８】
第５の発明に係る往復動ポンプは、第３または第４の発明において、前記統合流路が、
前記モータ軸と同心の環状に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この往復動ポンプでは、統合流路をモータ軸の近くに配置する場合であっても、モータ
軸の邪魔にならないように配置することができる。
【００２０】
第６の発明に係る往復動ポンプは、第１〜第５のいずれかの発明において、前記４つの
シリンダのうち少なくとも１つの前記シリンダが加圧用であって、残りの前記シリンダが
減圧用であることを特徴とする。
【００２１】
この往復動ポンプでは、加圧用ポンプと減圧用ポンプの両方を機能を持つ往復動ポンプ
とすることができる。
【００２２】
第７の発明に係る往復動ポンプは、第１〜第５のいずれかの発明において、前記４つの
シリンダが全て加圧用または減圧用であって、前記４つのシリンダのうち２つまたは３つ
の前記シリンダの圧力レベルが、互いに同じであって、且つ、残りの前記シリンダの圧力
レベルと異なることを特徴とする。
【００２３】
この往復動ポンプでは、圧力の異なる圧縮空気を排出する２種類の加圧ポンプとしての
機能、または、吸引力の異なる２種類の減圧ポンプとしての機能を持つ往復動ポンプとす
ることができる。
なお、「２つのシリンダの圧力レベルが同じである」とは、２つのシリンダが加圧用の
場合には、シリンダ室内の最大圧力が同じであり、２つのシリンダが減圧用の場合には、
シリンダ室内の最小圧力が同じであることをいう。
【００２４】
第８の発明に係る往復動ポンプは、第１〜第７のいずれかの発明において、２つの前記
シリンダが、同じ圧力レベルの加圧用または減圧用であって、この２つのシリンダ内に配
置される２つの前記ピストンが、１８０度の位相ずれで往復駆動されることを特徴とする
。
【００２５】
この往復動ポンプでは、同じ圧力レベルの２つのシリンダ内に配置される２つのピスト
ンが、１８０度の位相ずれで往復駆動されるため、２つのピストンに最大負荷がかかるタ
イミング、即ち、モータ軸の負荷トルクが大きくなるタイミングをバランス良くずらすこ
とができる。そのため、モータ軸の負荷変動を抑制することができる。
【００２６】
第９の発明に係る往復動ポンプは、第１〜第８のいずれかの発明において、対向配置
される２つの前記シリンダが、同じ圧力レベルの加圧用または減圧用であることを特徴と
する。
【００２７】
この往復動ポンプでは、同じ圧力レベルの２つのシリンダが、モータ軸を挟んで対向配
置されているため、この２つのシリンダに配置される２つのピストンからモータ軸が受け
るモータ軸に直交する方向の力は、大きさが同じで逆向きとなる。そのため、モータ軸に
バランス良く力を作用させることができる。その結果、回転トルクの変動が抑えられ、効
率の向上や振動の抑制ができる。
【００２８】
第１０の発明に係る往復動ポンプは、第１〜第９のいずれかの発明において、減圧用
の前記シリンダに接続された前記排気流路の前記第１流路が、前記ケーシングの内側と連
通していることを特徴とする。
【００２９】
この往復動ポンプでは、減圧用のシリンダから排出される気体を、モータ軸等の冷却に
使用することができるため、冷却装置を別途設けなくて済む。
【００３０】
第１１の発明に係る往復動ポンプは、第１〜第１０のいずれかの発明において、９０度
ずれて配置された２つの前記シリンダに連通する２つの前記第２流路が、前記モータ軸方
向に並んで接続されていることを特徴とする。
【００３１】
この往復動ポンプでは、モータ軸方向に並んで配置された２つの第２流路を接続するこ
とによって、この２つの流路は統合される。そのため、２つの流路を簡易な構成で統合す
ることができる。
【００３２】
第１２の発明に係る酸素濃縮装置は、圧力に応じて窒素の吸着および脱離を行う吸着剤
が封入されており、供給された空気中の窒素を前記吸着剤に吸着させて酸素濃縮ガスを生
成する吸着部と、前記吸着部への圧縮空気の供給、または、前記吸着部内の減圧の少なく
とも一方を行うポンプとを備え、前記ポンプが、請求項１〜１１のいずれかに記載された
往復動ポンプであることを特徴とする。
【００３３】
この酸素濃縮装置では、大型化が抑制されたポンプを用いることにより、酸素濃縮装置
の大型化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３４】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００３５】
第１の発明では、８つの流路が４つのシリンダで囲まれた領域内に配置されているため
、流路がこの領域の外側に配置されている場合に比べて、往復動ポンプの大型化を抑制す
ることができる。
また、８つの流路が２つずつ、モータ軸回りに隣り合うシリンダの間に配置されている
ため、４つのシリンダで囲まれた空間を有効に活用して、流路を効率的に配置することが
できる。
さらに、隣り合うシリンダの間に配置された２つの流路が、モータ軸方向に並んで配置
されているため、モータ軸方向から見て上記２つ流路をコンパクトに配置できる。
【００３６】
また、第１の発明では、第２流路がモータ軸方向に沿って形成されているため、第２流路を効率的に配置することができる。そのため、大型化をより確実に抑制できる。
【００３７】
第２の発明では、第１流路および第２流路がケーシングに形成されているため、第１流
路または第２流路としてパイプ等の部材を用いる場合に比べて、第１流路および第２流路
を効率的に配置することができ、大型化をより確実に抑制できる。
【００３８】
第３の発明では、モータ軸方向から視て４つのシリンダで囲まれた領域内で、複数の流
路を統合しているため、流路を効率的に統合することができる。
【００３９】
第４の発明では、２つの統合流路をモータ軸方向に並べて配置するため、複数の統合流
路をコンパクトに配置することができる。
【００４０】
第５の発明では、統合流路をモータ軸の近くに配置する場合であっても、モータ軸の邪
魔にならないように配置することができる。
【００４１】
第６の発明では、加圧用ポンプと減圧用ポンプの両方を機能を持つ往復動ポンプとする
ことができる。
【００４２】
第７の発明では、圧力の異なる圧縮空気を排出する２種類の加圧ポンプとしての機能、
または、吸引力の異なる２種類の減圧ポンプとしての機能を持つ往復動ポンプとすること
ができる。
【００４３】
第８の発明では、同じ圧力レベルの２つのシリンダ内に配置される２つのピストンが、
１８０度の位相ずれで往復駆動されるため、２つのピストンに最大負荷がかかるタイミン
グ、即ち、モータ軸の負荷トルクが大きくなるタイミングをバランス良くずらすことがで
きる。そのため、モータ軸の負荷変動を抑制することができる。
【００４４】
第９の発明では、同じ圧力レベルの２つのシリンダが、モータ軸を挟んで対向配置さ
れているため、この２つのシリンダに配置される２つのピストンからモータ軸が受けるモ
ータ軸に直交する方向の力は、大きさが同じで逆向きとなる。そのため、モータ軸にバラ
ンス良く力を作用させることができる。その結果、回転トルクの変動が抑えられ、効率の
向上や振動の抑制ができる。
【００４５】
第１０の発明では、減圧用のシリンダから排出される気体を、モータ軸等の冷却に使用
することができるため、冷却装置を別途設けなくて済む。
【００４６】
第１１の発明では、モータ軸方向に並んで配置された２つの第２流路を接続することに
よって、この２つの流路は統合される。そのため、２つの流路を簡易な構成で統合するこ
とができる。
【００４７】
第１２の発明では、大型化が抑制されたポンプを用いることにより、酸素濃縮装置の大
型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る酸素濃縮装置を示す図である。
【図２】往復動ポンプの斜視図である。
【図３】往復動ポンプの分解斜視図である。
【図４】往復動ポンプの平面図である。
【図５】図４のＡ矢視図である。
【図６】図４のＢ矢視図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】図６のＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】図６のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１０】図６のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１１】図７のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１２】図９、１０のＨ−Ｈ線断面図である。
【図１３】図９、１０のＩ−Ｉ線断面図である。
【図１４】（ａ）はケーシングの平面図であり、（ｂ）（ｄ）はケーシングの側面図であり、（ｃ）はケーシングの背面図である。
【図１５】シリンダヘッドの斜視図である。
【図１６】４つのピストンの配置を示す斜視図である。
【図１７】(ａ)は第１ケーシングヘッドの平面斜視図であり、(ｂ)は第１ケーシングヘッドの背面斜視図であるる。
【図１８】(ａ)は第２ケーシングヘッドの平面図であり、(ｂ)は第２ケーシングヘッドの背面図である。
【図１９】往復動ポンプの流路を示す概略斜視図である。
【図２０】本発明の他の実施形態の往復動ポンプのケーシングの背面図である。
【図２１】本発明の他の実施形態の往復動ポンプの流路を示す概略斜視図である。
【図２２】本発明の他の実施形態の往復動ポンプの流路を示す概略斜視図である。
【図２３】（ａ）は本発明の他の実施形態の往復動ポンプの４つのシリンダの配置を示す概略平面図であって、（ｂ）は（ａ）の往復動ポンプの流路を示す概略斜視図である。
【図２４】本発明の他の実施形態の往復動ポンプのモータ軸周囲の概略断面図である。
【図２５】本発明の他の実施形態の往復動ポンプの流路を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の実施の形態に係る酸素濃縮装置について説明する。
本実施形態の酸素濃縮装置１は、空気中の窒素を吸着剤に吸着させて酸素濃縮ガスを生
成する吸着方式の酸素濃縮装置であって、その中でも、真空圧力スィング吸着方式（ＶＰ
ＳＡ：Vacuum Pressure Swing Adsorption System）方式の酸素濃縮装置である。ＶＰＳ
Ａ方式の酸素濃縮装置とは、窒素吸着工程時に、圧縮空気を吸着筒内に供給し、窒素脱離
工程時に、吸着筒内を負圧にして吸着剤から窒素を脱離させるものである。
【００５０】
図１に示すように、酸素濃縮装置１は、往復動ポンプ３と、２つの方向制御弁４ａ、４
ｂと、２つの吸着筒（吸着部）５ａ、５ｂと、２つの逆止弁６ａ、６ｂと、酸素タンク７
と、減圧弁８と、流量調整器９と、制御部（図示省略）と、これらを収容する筺体２と、
筺体２に設けられた操作部（図示省略）とを備える。筺体２には、空気吸込口２ａと排気
口２ｂと酸素排出口２ｃとが形成されている。酸素排出口２ｃには、酸素を使用者に供給
するためのチューブが接続されている。
【００５１】
往復動ポンプ３は、詳細は後述するが、加圧と減圧の両方を行うポンプであって、吸着
筒５ａ、５ｂの一方に圧縮空気を供給すると同時に、吸着筒５ａ、５ｂの他方の内部の窒
素含有ガス（以下、単に空気という）を吸引して減圧する。また、この往復動ポンプ３は
、減圧用のポンプで吸引した空気を内部冷却に利用している。往復動ポンプ３には、加圧
用吸気口８２ｐｉと加圧用排気口６３ｐｅと減圧用吸気口２３ｖｉと冷却用排気口６３ｅ
とが設けられている。
【００５２】
筺体２の外部の空気は、空気吸込口２ａから筺体２の内部に流入し、加圧用吸気口８２
ｐｉから往復動ポンプ３内に流入して圧縮される。圧縮された空気は加圧用排気口６３ｐ
ｅから往復動ポンプ３の外に排出されて、方向制御弁４ａ、４ｂを経て吸着筒５ａ、５ｂ
に供給される。また、吸着筒５ａ、５ｂ内の空気は、方向制御弁４ａ、４ｂを経て、減圧
用吸気口２３ｖｉから往復動ポンプ３に引き込まれる。引き込まれた空気は、往復動ポン
プ３の内部を冷却した後、冷却用排気口６３ｅから排出されて、最終的に、排気口２ｂか
ら筺体２の外部に排出される。
【００５３】
２つの吸着筒５ａ、５ｂは、２つの方向制御弁４ａ、４ｂによって交互に往復動ポンプ
３の加圧用排気口６３ｐｅと減圧用吸気口２３ｖｉに連通される。吸着筒５ａ、５ｂの内
部には、高圧下で窒素を吸着して、低圧下で吸着した窒素を脱離させるゼオライトなどの
吸着剤が封入されている。
【００５４】
図１は、吸着筒５ａが加圧用排気口６３ｐｅと連通し、吸着筒５ｂが減圧用吸気口２３
ｖｉと連通する状態を示している。この場合には、吸着筒５ａに圧縮空気が供給されて、
圧縮空気中の窒素が吸着剤に吸着されて酸素濃縮ガスが生成される。一方、吸着筒５ｂで
は、内部の空気が吸引されて負圧となり、吸着剤に吸着されていた窒素が脱離して吸着筒
５ｂから排出される。また、図示は省略するが、方向制御弁４ａ、４ｂの切換位置が図１
と反対側の場合には、吸着筒５ｂにおいて酸素濃縮ガスが生成され、吸着筒５ａにおいて
吸着剤から窒素が脱離して排出される。以上の工程を交互に繰り返すことにより、連続し
て安定した酸素濃縮ガスの生成を行う。
【００５５】
また、吸着筒５ａ、５ｂで生成された酸素濃縮ガスは、逆流を防止するための逆止弁６
ａ、６ｂを介して、酸素タンク７に送られる。酸素タンク７は、酸素濃縮ガスを一時的に
貯留するためのものである。酸素タンク７内の酸素濃縮ガスは、酸素濃縮ガスの圧力を調
整する減圧弁８と、酸素濃縮ガスの流量を調整する流量調整器９とを通過した後、酸素排
出口２ｃから排出され、使用者に供給される。
【００５６】
次に、往復動ポンプ３について図２〜図１９を参照して説明する。
本実施形態の往復動ポンプ３は、モータ１０と、ケーシング２０と、２つの加圧用シリ
ンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐと、２つの減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖと、４つのシリン
ダヘッド４０と、４つのピストン５０と、第１ケーシングヘッド６０と、仕切板７０と、
第２ケーシングヘッド８０とを備えている。以下、図２、３、図５〜図１０中の上下方向
を上下方向と定義して説明する。また、以下の説明において、加圧用シリンダ３０Ａｐ、
３０Ｂｐおよび減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖを単にシリンダ３０という場合がある
。
【００５７】
［モータ］
図７等に示すように、モータ１０は、モータ本体１０ａと、モータ本体１０ａから上方
向に延在するモータ軸１０ｂとを備えている。また、モータ本体１０ａの上面には、環状
板１１が取り付けられている。
【００５８】
［ケーシング］
図７等に示すように、ケーシング２０は、環状板１１の上面に設置され、内部にモータ
軸１０ｂを収容している。図３および図１４に示すように、ケーシング２０は、上下方向
に延びる略四角筒状の部材である。ケーシング２０の下側部分の内周面には、ベアリング
２７が内嵌されており、ケーシング２０は、ベアリング２７と筒軸２８と介してモータ軸
１０ｂを回転自在に支持している。
【００５９】
また、図１４等に示すように、ケーシング２０の４つの側壁２０Ａ〜２０Ｄには切欠部
２０ａが形成されており、側面視がＵ字状となっている。図５および図６に示すように、
ケーシング２０の対向する２つの側壁２０Ａ、２０Ｂの外側には、それぞれ、加圧用シリ
ンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐが配置され、他方の対向する２つの側壁２０Ｃ、２０Ｄの外側に
は、それぞれ、減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖが配置されている。これら４つのシリ
ンダ３０は、そのシリンダ軸方向がモータ軸１０ｂと直交する向きに配置されている。ま
た、図１４（ｂ）、（ｄ）に示すように、ケーシング２０の２つの角の上下方向略中央部
には、凹部２０ｂが形成されている。各凹部２０ｂには、この凹部２０ｂを挟んで隣接す
る２つのシリンダ３０に形成された凸部３１ｂが挿入されている。凹部２０ｂおよび凸部
３１ｂは、ケーシング２０に対するシリンダ３０の位置決めを行うためのものである。
【００６０】
図７および図１４（ｃ）等に示すように、ケーシング２０の下面には、環状溝２１ｖｉ
が形成されている。この環状溝２１ｖｉと、環状板１１とによって、減圧用統合吸気流路
２２ｖｉが構成される。図７および図１４に示すように、ケーシング２０の側壁には、こ
の環状溝２１ｖｉに連通する減圧用吸気口２３ｖｉが形成されている。
【００６１】
図１９に示すように、ケーシング２０には、２つの加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐ
に空気を導入するための２つの流路２４ｐｉと、２つの加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂ
ｐから空気を排出するための２つの流路２４ｐｅと、２つの減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３
０Ｄｖに空気を導入するための２つの流路２４ｖｉと、２つの減圧用シリンダ３０Ｃｖ、
３０Ｄｖから空気を排出するための２つの流路２４ｖｅの８つの流路が形成されている。
流路２４ｐｉは、加圧用吸気流路（第１流路）２５ｐｉと加圧用吸気流路（第２流路）２
６ｐｉとからなり、流路２４ｐｅは、加圧用排気流路（第１流路）２５ｐｅと加圧用排気
流路（第２流路）２６ｐｅとからなり、流路２４ｖｉは、減圧用吸気流路（第１流路）２
５ｖｉと減圧用吸気流路（第２流路）２６ｖｉとからなる。また、流路２４ｖｅは、本発
明の第１流路のみで構成されている。
【００６２】
図３および図１４に示すように、側壁２０Ａに、加圧用吸気流路（第１流路）２５ｐｉ
と加圧用排気流路（第１流路）２５ｐｅが形成されており、側壁２０Ｂにも同様に、加圧
用吸気流路２５ｐｉと加圧用排気流路２５ｐｅが形成されている。図１２に示すように、
２つの加圧用吸気流路２５ｐｉおよび２つの加圧用排気流路２５ｐｅは、加圧用シリンダ
３０Ａｐ、３０Ｂｐのシリンダ軸方向（図１２中の上下方向）に沿って形成されている。
加圧用吸気流路２５ｐｉの端部は、加圧用吸気流路（第２流路）２６ｐｉに接続されてお
り、加圧用排気流路２５ｐｅの端部は、加圧用排気流路（第２流路）２６ｐｅに接続され
ている。
【００６３】
また、図３および図１４に示すように、側壁２０Ｃに、減圧用吸気流路（第１流路）２
５ｖｉと減圧用排気流路（第１流路）２４ｖｅが形成されており、側壁２０Ｄにも同様に
、減圧用吸気流路２５ｖｉと減圧用排気流路２４ｖｅが形成されている。図１３に示すよ
うに、２つの減圧用吸気流路２５ｖｉおよび２つの減圧用排気流路２４ｖｅは、減圧用シ
リンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖのシリンダ軸方向（図１３中の左右方向）に沿って形成されて
いる。減圧用吸気流路２５ｖｉの端部は、減圧用吸気流路２６ｖｉに接続されている。減
圧用排気流路２４ｖｅは、ケーシング２０を貫通している。
【００６４】
図９に示すように、２つの加圧用吸気流路（第２流路）２６ｐｉは、ケーシング２０の
対角線（図４中のＥ−Ｅ線）上の２つの角部分の上側略半分の領域に、上下方向に沿って
形成されている。この加圧用吸気流路２６ｐｉの下側部分に、加圧用吸気流路（第１流路
）２５ｐｉが接続されている。また、この２つの加圧用吸気流路２６ｐｉの下方に、それ
ぞれ、減圧用吸気流路（第２流路）２６ｖｉが上下方向に沿って形成されている。減圧用
吸気流路２６ｖｉの下端は、環状溝２１ｖｉに接続されている。
【００６５】
図１０に示すように、２つの加圧用排気流路（第２流路）２６ｐｅは、ケーシング２０
の対角線（図４中のＦ−Ｆ線）上の２つの角部分の上側略半分の領域に、上下方向に沿っ
て形成されている。この加圧用排気流路２６ｐｅの下側部分に、加圧用排気流路（第１流
路）２５ｐｅが接続されている。また、この２つの加圧用排気流路２６ｐｅの下方に、そ
れぞれ、２つの減圧用排気流路２４ｖｅが設けられている。
【００６６】
したがって、図１９に示すように、２つの流路２４ｐｉは、それぞれ、２つの流路２４
ｖｉと上下方向に並んで配置されており、２つの流路２４ｐｅは、それぞれ、２つの流路
２４ｖｅと上下方向に並んで配置されている。
【００６７】
［シリンダ］
上述したように、４つのシリンダ３０は、ケーシング２０の４つの側壁の外側、即ち、
モータ軸１０ｂ回りに９０度ずつずれた位置に配置されている。シリンダ３０は、シリン
ダヘッド４０とケーシング２０との間に挟持されて固定されている。図６等に示すように
、対向配置された２つの加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐは、同じ高さに配置されてお
り、図５等に示すように、対向配置された２つの減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖは、
同じ高さであって、加圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖよりも高い位置に配置されている
。また、加圧用シリンダと減圧用シリンダとは、上下方向が逆（反転している）である点
以外、同じ構成である。
【００６８】
図３等に示すように、シリンダ３０は、シリンダ筒３１と底部材３３とから構成されて
いる。シリンダ筒３１は、モータ軸１０ｂに直交する方向に延びている。図１１等に示す
ように、シリンダ筒３１の内周面と、底部材３３とによって、シリンダ室３２が構成され
る。また、図１１に示すように、シリンダ筒３１のケーシング２０側の端部には、凹部２
０ｂに挿入される凸部３１ｂが形成されている。
【００６９】
また、図３に示すように、シリンダ筒３１の外周部分には、吸気流路３１ｉと排気流路
３１ｅが形成されている。吸気流路３１ｉは、ケーシング２０に形成された吸気流路（加
圧用吸気流路２５ｐｉまたは減圧用吸気流路２５ｖｉ）に接続される。また、排気流路３
１ｅは、ケーシング２０に形成された排気流路（加圧用排気流路２５ｐｅまたは減圧用排
気流路２４ｖｅ）に接続される。
【００７０】
底部材３３は、シリンダ筒３１の一端に取り付けられている。図３に示すように、底部
材３３のシリンダ筒３１の筒軸方向から視てシリンダ筒３１の内側の領域には、吸気口３
５ｉと排気口３５ｅが形成されている。また、図３、図１２および図１３に示すように、
底部材３３には、シリンダ筒３１の吸気流路３１ｉと排気流路３１ｅに接続される２つの
連通孔３４ｉ、３４ｅが形成されている。
【００７１】
また、図３に示すように、底部材３３のシリンダ筒３１と反対側の面には、排気口３５
ｅを開閉するための排気弁３６と、この排気弁３６の開度を制御する弁押さえ３７とが、
ボルト３８によって取り付けられている。排気弁３６は、通常は排気口３５ｅの周囲に密
着し、閉状態となっている。シリンダ室３２の内部の圧力がシリンダ室３２の外部（後述
する排気室４１ｅ）の圧力より大きくなった場合に、シリンダ室３２内の空気によって、
排気弁３６の先端部は（弁押さえ３７により最大撓み角度を制限されつつ）押し上げられ
て開状態となる。
【００７２】
また、図示は省略するが、底部材３３のシリンダ筒３１側の面には、吸気口３５ｉを開
閉するための吸気弁がボルトによって取り付けられている。吸気弁は、通常は吸気口３５
ｉの周囲に密着し、閉状態となっている。シリンダ室３２の内部の圧力が外部（後述する
吸気室４１ｉ）の圧力より小さくなると、吸気弁の先端部はシリンダ室３２内に引き込ま
れて開状態となる。
【００７３】
［シリンダヘッド］
４つのシリンダヘッド４０は、４つのシリンダ３０の底部材３３に取り付けられている
。シリンダヘッド４０は、４つのボルト４３によって、ケーシング２０に固定されている
。図３等に示すように、図１５に示すように、シリンダヘッド４０のシリンダ３０側の面
には、シリンダ筒３１の筒軸方向から視て略半円形状の吸気溝４０ｉと排気溝４０ｅが形
成されている。吸気溝４０ｉは、シリンダ筒３１の筒軸方向から視て、底部材３３の連通
孔３４ｉと吸気口３５ｉとを含む領域に形成されており、排気溝４０ｅは、シリンダ筒３
１の筒軸方向から視て、底部材３３の連通孔３４ｅと排気口３５ｅとを含む領域に形成さ
れている。図１１等に示すように、吸気溝４０ｉと、シリンダ３０の底部材３３とによっ
て、吸気室４１ｉが構成され、排気溝４０ｅと、シリンダ３０の底部材３３とによって、
排気室４１ｅが構成される。
【００７４】
［ピストン］
図７および図８等に示すように、４つのピストン５０は、それぞれ、ピストン本体５１
とピストンロッド５２とリング部５３とから構成されている。４つのピストン５０のリン
グ部５３は、偏心軸５５に上下方向に並んで取り付けられている。４つのピストン５０の
ピストン本体５１は、リング部５３の配列方向の上から順に、減圧用シリンダ３０Ｃｖ、
減圧用シリンダ３０Ｄｖ、加圧用シリンダ３０Ｂｐ、加圧用シリンダ３０Ａｐに配置され
ている。また、偏心軸５５の最上段のリング部５３よりも上側の位置には、偏心したリン
グ状のバランスウエイト５６が外嵌されている。
【００７５】
図３および図１６に示すように、ピストン本体５１は、円盤状の部材であって、シリン
ダ筒３１内に筒軸方向に摺動可能に配置されている。ピストンロッド５２は、リング部５
３とピストン本体５１とを連結する部材であって、図７等に示すように、ケーシング２０
に形成された切欠部２０ａ内を通るように配置されている。リング部５３の内周面は、ベ
アリング５４を介して、偏心軸５５に相対回転可能に外嵌されている。この偏心軸５５は
、モータ軸１０ｂに外嵌されて、モータ軸１０ｂと一体的に回転可能となっている。その
ため、モータ軸１０ｂが回転すると、偏心軸５５が偏心回転（モータ軸１０ｂの軸心とず
れた軸を中心に回転）し、これに伴って、リング部５３が揺動して、ピストン本体５１が
シリンダ筒３１の筒軸方向に沿って往復運動する。
【００７６】
減圧用の２つのピストン５０は、リング部５３が共通の偏心軸５５に装着されていると
共に、ピストン本体５１が対向配置されているため、１８０度ずれた位相で往復駆動され
る。同様に、加圧用の２つのピストン５０も、１８０度ずれた位相で往復駆動される。ま
た、減圧用のピストン５０と、加圧用のピストン５０とは、９０度または２７０度ずれた
位相で往復駆動される。
【００７７】
［第１ケーシングヘッド］
図２等に示すように、第１ケーシングヘッド６０は、ケーシング２０の上に設置されて
いる。図３等に示すように、第１ケーシングヘッド６０は、上下方向から視た外形がケー
シング２０と同じ大きさの四角形状であって、中央に貫通孔を有する部材である。第１ケ
ーシングヘッド６０の下端は、ケーシング２０の４つの切欠部２０ａに嵌合するように形
成されている。図９等に示すように、第１ケーシングヘッド６０の上下方向から視た４つ
の角部分には、第２ケーシングヘッド８０をケーシング２０に固定するためのボルト８４
が貫通している。
【００７８】
第１ケーシングヘッド６０の上面には、略環状の溝６０ｐｅが形成されている。溝６０
ｐｅは、外周の形状が略四角形状で、内周の形状が円形状に形成されている。この溝６０
ｐｅと、仕切板７０とによって、加圧用統合排気流路６１ｐｅが構成される。図７等に示
すように、溝６０ｐｅの深さは、内周側部分が外周側部分よりも深くなっている。また、
溝６０ｐｅの内周壁部には、ベアリング６６が内嵌されており、第１ケーシングヘッドは
、ベアリング６６と筒軸６７とを介してモータ軸１０ｂの上端を回転自在に支持している
。
【００７９】
図１０および図１７に示すように、溝６０ｐｅの底部には、２つの連通孔６２ｐｅが形
成されている。２つの連通孔６２ｐｅは、上下方向から視て第１ケーシングヘッド６０の
対角線上の角部分に形成されている。２つの連通孔６２ｐｅの下端は、ケーシング２０に
形成された２つの加圧用排気流路２６ｐｅに接続されている。
【００８０】
また、図３および図９に示すように、第１ケーシングヘッド６
０の溝６０ｐｅの外側に
は、２つの加圧用吸気流路６５ｐｉが形成されている。２つの加圧用吸気流路６５ｐｉは
、２つの連通孔６２ｐｅが形成されていない方の対角線上の角部に形成されている。２つ
の加圧用吸気流路６５ｐｉの下端は、ケーシング２０に形成された２つの加圧用吸気流路
２６ｐｉに接続されている。
【００８１】
また、図３および図８に示すように、第１ケーシングヘッド６０の側面には、加圧用統
合排気流路６１ｐｅ（溝６０ｐｅ）と連通する加圧用排気口６３ｐｅが形成されている。
また、図８および図１７に示すように、加圧用排気口６３ｐｅが形成された面と対向する
側面には、冷却用排気口６３ｅが形成されている。冷却用排気口６３ｅは、ケーシング２
０の内側と外側とを連通させるための開口部である。
【００８２】
［仕切板］
図２および図３等に示すように、仕切板７０は、中央に貫通孔を有する四角形状の平板
部材であり、第１ケーシングヘッド６０の上に設置されている。図７等に示すように、仕
切板７０は、加圧用統合排気流路６１ｐｅと後述する加圧用統合吸気流路８１ｐｉとを仕
切るためのものである。仕切板７０の４つの角部分には、第２ケーシングヘッド８０をケ
ーシング２０に固定するためのボルト８４が貫通している。仕切板７０の対角線上の２つ
の角部分（詳細には、ボルト８４よりも中央寄りの位置）には、連通孔７０ｐｉが形成さ
れている。図９に示すように、２つの連通孔７０ｐｉの下端は、第１ケーシングヘッド６
０に形成された２つの加圧用吸気流路６５ｐｉに接続されている。
【００８３】
［第２ケーシングヘッド］
図２等に示すように、第２ケーシングヘッド８０は、仕切板７０の上に設置されている
。図３等に示すように、第２ケーシングヘッド８０は、上下方向から視た外形がケーシン
グ２０と同じ大きさの四角形状であって、中央に貫通孔を有する部材である。図９等に示
すように、第２ケーシングヘッド８０は、４つのボルト８４により、ケーシング２０の上
端に固定されている。
【００８４】
図１８に示すように、第２ケーシングヘッド８０の下面には、略環状の溝８０ｐｉが形
成されている。図７等に示すように、この溝８０ｐｉと、仕切板７０とによって、加圧用
統合吸気流路８１ｐｉが構成される。図９に示すように、溝８０ｐｉは、上下方向から視
て、仕切板７０の２つの連通孔７０ｐｉを含む領域に形成されている。そのため、加圧用
統合吸気流路８１ｐｉは、２つの連通孔７０ｐｉと２つの加圧用吸気流路６５ｐｉを介し
て、ケーシング２０の２つの加圧用吸気流路２６ｐｉと連通している。また、図３および
図７等に示すように、第２ケーシングヘッド８０の上面には、溝８０ｐｉ（加圧用統合吸
気流路８１ｐｉ）に接続される加圧用吸気口８２ｐｉが形成されている。
【００８５】
加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐに空気を導入するための流路をまとめると以下の通
りである。
図９に示すように、加圧用統合吸気流路８１ｐｉは、連通孔７０ｐｉと加圧用吸気流路
６５ｐｉとを介して、２つの加圧用吸気流路（第２流路）２６ｐｉに連通している。図１
２に示すように、２つの加圧用吸気流路２６ｐｉは、加圧用吸気流路（第１流路）２５ｐ
ｉと、加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐの吸気流路３１ｉと連通孔３４ｉとを介して、
シリンダヘッド４０の吸気室４１ｉに連通しており、この吸気室４１ｉは、吸気口３５ｉ
を介して加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐのシリンダ室３２に連通している。
【００８６】
加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐから空気を排出するための流路をまとめると以下の
通りである。
図１２に示すように、加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐのシリンダ室３２は、それぞ
れ、排気口３５ｅを介して、排気室４１ｅに連通しており、この２つの排気室４１ｅは、
加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐの連通孔３４ｅと排気流路３１ｅとを介して、２つの
加圧用排気流路（第１流路）２５ｐｅに連通している。図１０に示すように、２つの加圧
用排気流路２６ｐｅは、加圧用排気流路（第２流路）２６ｐｅと連通孔６２ｐｅとを介し
て、加圧用統合排気流路６１ｐｅに連通している。
【００８７】
減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖに空気を導入するための流路をまとめると以下の通
りである。
図９に示すように、減圧用統合吸気流路２２ｖｉは、２つの減圧用吸気流路（第２流路
）２６ｖｉに連通している。図１３に示すように、２つの減圧用吸気流路２６ｖｉは、減
圧用吸気流路（第１流路）２５ｖｉと、減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖの吸気流路３
１ｉと連通孔３４ｉとを介して、シリンダヘッド４０の吸気室４１ｉに連通しており、こ
の２つの吸気室４１ｉは、吸気口３５ｉを介して減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖのシ
リンダ室３２に連通している。
【００８８】
減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖから空気を排出するための流路をまとめると以下の
通りである。
図１３に示すように、減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖのシリンダ室３２は、排気口
３５ｅを介して排気室４１ｅと連通しており、この２つの排気室４１ｅは、減圧用シリン
ダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖの連通孔３４ｅと排気流路３１ｅと介して、２つの減圧用排気流路
２４ｖｅに連通してしている。
【００８９】
次に、往復動ポンプ３の動作について説明する。
モータ軸１０ｂの回転により、４つのピストン本体５１がシリンダ筒３１内で往復駆動
される。モータ軸１０ｂは、上方から視て時計回りに回転しているものとする。
図１１中、加圧用シリンダ３０Ａｐ内のピストン本体５１は、吸気工程の最終時（下死
点）の状態を示しており、加圧用シリンダ３０Ｂｐ内のピストン本体５１は、排気工程の
最終時（上死点）の状態を示しており、減圧用シリンダ３０Ｃｖ内のピストン本体５１は
、排気工程の途中時の状態を示しており、減圧用シリンダ３０Ｄｖ内のピストン本体５１
は、吸気工程の途中時の状態を示している。
【００９０】
加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐにおける吸気工程では、加圧用シリンダ内のピスト
ン本体５１が上死点から後退し、シリンダ室３２内が負圧になると、吸気弁（図示省略）
が開状態となり、吸気室４１ｉから吸気口３５ｉを介してシリンダ室３２内に空気が吸い
込まれる。これにより、大気が空気吸込口２ａから吸引されて、加圧用吸気口８２ｐｉか
ら加圧用統合吸気流路８１ｐｉに流入し、この空気が、連通孔７０ｐｉと加圧用吸気流路
６５ｐｉと加圧用吸気流路２６ｐｉと加圧用吸気流路２５ｐｉと吸気流路３１ｉと連通孔
３４ｉとを通って、吸気室４１ｉに流れ込む。
【００９１】
加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐにおける排気工程では、加圧用シリンダ内のピスト
ン本体５１が下死点から前進し、シリンダ室３２内が加圧されると、排気弁３６が開状態
となり、シリンダ室３２内の圧縮空気が排気口３５ｅから排気室４１ｅに排出される。排
気室４１ｅに排出された圧縮空気は、連通孔３４ｅと排気流路３１ｅと加圧用排気流路２
５ｐｅと加圧用排気流路２６ｐｅと連通孔６２ｐｅとを通過して、加圧用統合排気流路６
１ｐｅに排出された後、加圧用排気口６３ｐｅから排出されて、吸着筒５ａ、５ｂに供給
される。
【００９２】
２つの加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐ内のピストン本体５１は、１８０度の位相ず
れで上記の吸気工程と排気工程とを繰り返す。これにより、往復動ポンプ３から圧縮空気
が連続的に排出される。
【００９３】
減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖにおける吸気工程では、減圧用シリンダ内のピスト
ン本体５１が上死点から後退し、シリンダ室３２内が負圧になると、吸気弁（図示省略）
が開状態となり、吸気室４１ｉから吸気口３５ｉを介してシリンダ室３２内に空気が吸い
込まれる。これにより、吸着筒５ａ、５ｂ内の空気（窒素含有ガス）が吸引されて、減圧
用吸気口２３ｖｉから減圧用統合吸気流路２２ｖｉに流入し、この空気が、減圧用吸気流
路２６ｖｉと減圧用吸気流路２５ｖｉと吸気流路３１ｉと連通孔３４ｉとを通って、吸気
室４１ｉに流れ込む。
【００９４】
減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖにおける排気工程では、減圧用シリンダ内のピスト
ン本体５１が下死点から前進し、シリンダ室３２内が加圧されると、排気弁３６が開状態
となり、シリンダ室３２内の空気が排気口３５ｅから排気室４１ｅに排出される。排気室
４１ｅに排出された空気は、連通孔３４ｅと排気流路３１ｅと減圧用排気流路２４ｖｅと
を通過して、ケーシング２０の内側に排出される。
【００９５】
２つの減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖ内のピストン本体５１は、１８０度の位相ず
れで上記の吸気工程と排気工程とを繰り返す。これにより、往復動ポンプ３によって連続
的に吸着筒５ａ、５ｂ内の空気が吸引される。
【００９６】
また、減圧用排気流路２４ｖｅからケーシング２０の内側に排出された空気は、ケーシ
ング２０の内側を通過して、第１ケーシングヘッド６０の冷却用排気口６３ｅから排出さ
れる。
ケーシング２０の内側を通過する空気によって、摺動部やピストン５０やケーシング２
０等を冷却することによって、摩擦熱や圧縮熱によってケーシング２０内の温度が上昇す
るのを抑制することができる。これにより、ベアリングやシール部材等の熱による歪みや
劣化を防止することができる。また、加圧用吸気流路２５ｐｉ、２６ｐｉを通過する空気
の温度上昇を抑制することができ、その結果、圧縮効率を向上させることができる。また
、加圧用排気流路２５ｐｅ、２６ｐｅ内を通過する空気の温度上昇を防止（または冷却）
することができ、その結果、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止することができる。こ
れは、ゼオライト等の吸着剤は供給される空気の温度が低い方が吸着効率が高いためであ
る。
【００９７】
本実施形態の往復動ポンプ３では、２つの流路２４ｐｉと２つの流路２４ｐｅと２つの
流路２４ｖｉと２つの流路２４ｖｅからなる８つの流路が、上下方向から視て４つのシリ
ンダ３０で囲まれた領域内に配置されているため、往復動ポンプ３の大型化を抑制するこ
とができる。これにより、酸素濃縮装置１の大型化も抑制することができる。
また、８つの流路が２つずつ、モータ軸回りに隣り合うシリンダ３０の間に配置されて
いるため、４つのシリンダ３０で囲まれた空間を有効に活用して、流路を効率的に配置す
ることができる。
さらに、隣り合うシリンダの間に配置された２つの流路が、上下方向に並んで配置され
ているため、モータ軸方向から見て上記２つ流路をコンパクトに配置することができる。
【００９８】
また、上記８つの流路は、ケーシング２０に形成されているため、流路としてパイプ等
の部材を用いる場合に比べて、流路を効率的に配置することができ、大型化をより確実に
抑制できる。
【００９９】
また、本実施形態の往復動ポンプ３は、上下方向から視て４つのシリンダ３０で囲まれ
た領域内で流路を統合しているため、流路を効率的に統合することができる。
【０１００】
また、２つの統合流路６１ｐｅ、８１ｐｉが上下に並んで配置されているため、２つの
統合流路をコンパクトに配置することができる。
【０１０１】
また、統合流路２２ｖｉ、６１ｐｅは、モータ軸１０ｂと同心の環状に形成されている
ため、モータ軸１０ｂの邪魔になることがない。
【０１０２】
加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐに配置されるピストン５０には、排気工程時に最大
負荷がかかる。本実施形態では、加圧用の２つのピストン５０は、１８０度の位相ずれで
往復駆動されるため、２つのピストン５０に最大負荷がかかるタイミング（即ち、加圧用
のピストン５０によってモータ軸１０ｂの負荷トルクが大きくなるタイミング）をバラン
ス良くずらすことができる。
【０１０３】
減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖに配置されるピストン５０には、吸気工程時に最大
負荷がかかる。本実施形態では、減圧用の２つのピストン５０は、１８０度の位相ずれで
往復駆動されるため、減圧用の２つのピストン５０に最大負荷がかかるタイミング（即ち
、減圧用のピストン５０によってモータ軸１０ｂの負荷トルクが大きくなるタイミング）
をバランス良くずらすことができる。
【０１０４】
また、加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐに配置されるピストン５０と、減圧用シリン
ダ３０Ｃｐ、３０Ｄｐに配置されるピストン５０とは、９０度または２７０度の位相ずれ
で往復駆動されるため、加圧用のピストン５０によってモータ軸１０ｂの負荷トルクが大
きくなるタイミングと、減圧用のピストン５０によってモータ軸１０ｂの負荷トルクが大
きくなるタイミングとをずらすことができる。これらにより、モータ軸１０ｂの負荷変動
を抑制することができる。
【０１０５】
また、２つの加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐは対向配置されているため、２つの加
圧用のピストン５０からモータ軸１０ｂが受けるモータ軸１０ｂに直交する方向の力は、
大きさが同じで逆向きとなる。また、２つの減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖも対向配
置されているため、２つの減圧用のピストン５０からモータ軸１０ｂが受けるモータ軸１
０ｂに直交する方向の力は、大きさが同じで逆向きとなる。そのため、モータ軸にバラン
ス良く力を作用させることができる。その結果、回転トルクの変動が抑えられ、効率の向
上や振動の抑制ができる。
【０１０６】
また、本実施形態の往復動ポンプ３は、ケーシング２０に形成された減圧用排気流路２
４ｖｅをケーシング２０の内側と連通させて、減圧用のシリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖから
排出される空気を、モータ軸１０ｂ等の冷却に使用しているため、冷却装置を別途設けな
くて済む。
【０１０７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形
態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の説
明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味およ
び範囲内でのすべての変更が含まれる。なお、後述する変更形態は、適宜組み合わせて実
施することも可能である。
【０１０８】
上記実施形態では、モータ軸回りに隣り合うシリンダ３０の間に配置された２つの流路
は、モータ軸方向から見て重なる領域に形成されているが、モータ軸方向に並んでいれば
、モータ軸方向から見て重ならない領域に形成されていてもよい。例えば、図２０に示す
ように、流路２６ｖｉを設けずに、減圧用統合吸気流路２２ｖｉに２つの流路１２５ｖｉ
が直接接続されており、この流路１２５ｖｉが、流路２４ｐｉとモータ軸方向から見て重
ならないように形成されていてもよい。
【０１０９】
上記実施形態では、加圧用の流路２４ｐｉ、２４ｐｅの下方に、減圧用の流路２４ｖｉ
、２４ｖｅが配置されているが、この構成に限定されるものではない。例えば図２１に示
すケーシング２２０のように、減圧用吸気流路２４ｖｉの下方に、加圧用吸気流路２４ｐ
ｉを配置してもよい。
【０１１０】
また、上記実施形態では、上下に並んで配置される２つの流路は、共に排気用または吸
気用となっているが、この構成に限定されるものではなく、吸気流路と排気流路とを上下
に並べて配置してもよい。
【０１１１】
また、上記実施形態では、異なる２つのシリンダ３０と連通する２つの流路が、上下に
並んで配置されているが、例えば図２２に示すケーシング３２０のように、１つのシリン
ダ３０に接続される吸気流路と排気流路とを上下に並べて配置してもよい。
【０１１２】
第２流路は、必ずしもケーシング２０に形成されてなくてもよい。例えば、第２流路と
してパイプ等の部材を用いて、この第２流路をケーシング２０の内側に配置してもよい。
【０１１３】
上記実施形態では、減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖから空気を排出するための流路
２４ｖｅは、冷却のためにケーシング２０の内側に連通しているが、この構成に限定され
るものではない。他の流路と同様に第２流路を設けて、減圧用シリンダ３０Ｃｖ、３０Ｄ
ｖから排出された空気を、ケーシング２０の内側を通過させずに、ケーシング２０の外部
に排出してもよい。この場合、減圧用の２つの排気流路を統合するための統合流路は、ケ
ーシング２０の下側に設けられる。
【０１１４】
統合流路は、環状流路に限られるものではなく、例えば、半環状（扇形状）であっても
よい。
【０１１５】
上記実施形態では、ケーシング２０の上側に２つの統合流路が設けられ、ケーシング２
０の下側に１つの統合流路が設けられているが、８つの流路の配置が例えば図２２のよう
な場合には、ケーシング２０の上側に１つの統合流路が設けられ、ケーシング２０の下側
に２つの統合流路が設けられていてもよい。
【０１１６】
上記実施形態では、統合流路は、ケーシング２０に取り付けまたはケーシング２０自体
に形成されており、上下方向から視て４つのシリンダ３０で囲まれた領域内に配置されて
いるが、この構成に限定されるものではない。例えば、ケーシング２０に形成された第２
流路にパイプ等の部材を接続して、このパイプ等の部材を、管継手等からなる統合流路に
よって統合してもよい。
【０１１７】
上記実施形態では、２つの加圧用シリンダ３０Ａｐ、３０Ｂｐと、２つの減圧用シリン
ダ３０Ｃｖ、３０Ｄｖは、共に、対向配置されているが、図２３（ａ）に示すように、９
０度ずれた位置に配置されていてもよい。この場合、２つの加圧用のピストン本体５１は
、９０度の位相ずれで往復駆動され、２つの減圧用のピストン本体５１も、９０度の位相
ずれで往復駆動される。
また、このように、同じ用途のシリンダ３０を９０度ずれた位置に配置した場合には、
例えば図２３（ｂ）に示すケーシング４２０のように、同じ用途の２つのシリンダと連通
する２つの第２流路を上下に並べて接続してもよい。なお、図２３（ｂ）では、２つの加
圧用排気流路２４ｐｅの第２流路が接続されていると共に、２つの減圧用吸気流路２４ｖ
ｉの第２流路も接続されている。このように２つの第２流路を接続することで、２つの流
路を簡易な構成で統合することができ、統合流路を設けなくて済む。
【０１１８】
上記実施形態では、４つのピストン５０のリング部５３は、１つの偏心軸５５に装着さ
れているが、別々の偏心軸に装着されていてもよい。この構成によると、図２４に示すよ
うに、偏心軸５５５ａの外周面の中心位置と、別の偏心軸５５５ｂの外周面の中心位置と
をずらすことが可能であるため、４つのピストン本体５１の位相を自由に調整することが
できる。また、１つの偏心軸に加圧用の２つのピストン５０を連結し、別の偏心軸に減圧
用の２つのピストン５０を連結してもよい。
【０１１９】
上記実施形態では、加圧用のシリンダおよびピストンと、減圧用のシリンダおよびピス
トンとは、同じ構成のものが用いられているが、異なる構成のものを用いてもよい。例え
ば、加圧用シリンダの内径（ピストン本体の径）と、減圧用シリンダの内径とが異なって
いてもよい。また、加圧用のピストンと、減圧用のピストンとを、外径の異なる偏心軸に
取り付けることにより、加圧用のピストン本体の速度と、減圧用のピストン本体の速度と
を異ならせてもよい。
【０１２０】
上記実施形態では、４つのシリンダ３０のうち２つが加圧用で、残りの２つが減圧用で
あるが、４つのシリンダ３０のうち３つを加圧用とし、残りの１つを減圧用としてもよい
。また、その逆であってもよい。この場合、３つの加圧用または減圧用のシリンダ３０に
接続される流路が、統合流路によって統合される。
【０１２１】
４つのシリンダが、２種類の圧力レベルの加圧用であってもよい。つまり、４つの加圧
用シリンダのうち２つまたは３つのシリンダの圧力レベルが、互いに同じであって、且つ
、残りのシリンダの圧力レベルと異なっていてもよい。この往復動ポンプは、圧力の異な
る圧縮空気を排出する２種類の加圧ポンプとしての機能を有する。この場合、例えば図２
５に示すケーシング６２０のように、８つの流路（４つの吸気流路６２４ｉと４つの排気
流路６２４ｅ）は全て第２流路を有する。また、この変更形態では、同じ圧力レベルの複
数のシリンダに連通する流路が、統合流路によって統合されるため、統合流路の数は４つ
となり、４つの統合流路はケーシング６２０の上下に２つずつ設けられる。また、この変
更形態の往復動ポンプは、圧力スィング吸着（ＰＳＡ：Pressure Swing Adsorption Syst
em）方式の酸素濃縮装置に適用される。ＰＳＡ方式の酸素濃縮装置とは、窒素吸着工程時
に、圧縮空気を吸着筒内に供給し、窒素脱離工程時に、吸着筒内を大気圧に開放して吸着
剤から窒素を脱離させるものである。
【０１２２】
４つのシリンダが、２種類の圧力レベルの減圧用であってもよい。この往復動ポンプは
、吸引力の異なる２種類の減圧ポンプとしての機能を有する。排気をケーシング２０の内
側の冷却に利用する場合には、８つの流路のうち４つの流路だけが第２流路を有し、統合
流路の数は２つとなる。この変更形態の往復動ポンプは、真空スィング吸着（ＶＳＡ：Va
cuum Swing Adsorption System）方式の酸素濃縮装置に適用される。ＶＳＡ方式の酸素濃
縮装置とは、窒素吸着工程の前（窒素脱離工程時）に、吸着筒内を負圧にし、窒素吸着工
程時に、吸着筒を略大気圧に開放することにより、吸着剤に窒素を吸着させるものである
。
【０１２３】
上記実施形態では、本発明の往復動ポンプを酸素濃縮装置に適用した場合について説明
したが、本発明の往復動ポンプの適用対象は酸素濃縮装置に限定されるものではない。ま
た、往復動ポンプの適用対象によっては、統合流路を設けなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明を利用すれば、往復動ポンプの大型化を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１  酸素濃縮装置
３  往復動ポンプ
５ａ、５ｂ  吸着筒（吸着部）
１０  モータ
１０ｂ  モータ軸
２０  ケーシング
２２ｖｉ  減圧用統合吸気流路
２３ｖｉ  減圧用吸気口
２４ｐｉ、２４ｐｅ、２４ｖｉ  流路
２４ｖｅ  減圧用排気流路（流路、第１流路）
２５ｐｉ  加圧用吸気流路（第１流路）
２５ｐｅ  加圧用排気流路（第１流路）
２５ｖｉ  減圧用吸気流路（第１流路）
２６ｐｉ  加圧用吸気流路（第２流路）
２６ｐｅ  加圧用排気流路（第２流路）
２６ｖｉ  減圧用吸気流路（第２流路）
３０  シリンダ
３０Ａｐ、３０Ｂｐ  加圧用シリンダ
３０Ｃｖ、３０Ｄｖ  減圧用シリンダ
５０  ピストン
５１  ピストン本体
６０  第１ケーシングヘッド
６１ｐｅ  加圧用統合排気流路
６３ｐｅ  加圧用排気口
６３ｅ  冷却用排気口
６５ｐｉ  加圧用吸気流路
７０  仕切板
８０  第２ケーシングヘッド
８１ｐｉ  加圧用統合吸気流路
８２ｐｉ  加圧用吸気口
【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】
0005353981.tif 000014
【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】
0005353981.tif 000019
【図１９】
0005353981.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0005353981.tif 000023
【図２３】
0005353981.tif 000024
【図２４】
0005353981.tif 000025
【図２５】
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