JP2016533447A5

JP2016533447A5 -

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Publication number: JP2016533447A5
Application number: JP2016521705A
Authority: JP
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2034-10-09

Description

図６の図５００は、スピン・ポンプにおける要素の操作および回転の一連のシーケンスを示している。状態５０２として左上に示される任意の第１状態から状態５１６にまで至るようになる。状態５１６の後に更に等しく進行すると、シーケンスは状態５０２で示される第１状態に戻る。

上述したように、スピン・ポンプ・アッセンブリの要素は遊星回転形態（spun-epicyclic geometry）で配置されており、それによって、ローター２０５に対してピストン５０５の直線的な往復運動を発生させるための反回転ベクトル・アプローチが可能となる。ローター２０５の回転中心は、静止ハウジング１０５の穴に対して同心である。クランクシャフト１１５の回転中心は、ローター中心に平行であるものの、所定距離でローター中心からずれている。例えば、所望のピストン・ストロークに等しい距離〜その等しい距離の１／４の距離だけクランクシャフト１１５の回転中心がローター中心からずれている（図６００の上側５０２に最初に示されるようにクランク角度ゼロとなっている）。クランクシャフトは、所望のピストン・ストロークの１／４クランクシャフト１１５の回転中心からずれるクランク・ピンを有している（５０２で上側に示す）。

クランクシャフト１１５が更に回転すると、パーツがその中心上でスピンを継続する。クランクシャフト１１５がその軸周りでスピンするので、ピストン５０５は、状態５０２から状態５１６へと示されるように、クランクシャフト１１５の中心周りで移動（または軌道運動）する。ローター２０５の中心とクランクシャフト１１５の中心とのずれは、アライメント状態（５０２および５１０に示されるようにずれが“付加的”となっている状態）から非アライメント状態（５０６および５１４に示されるようにずれが“キャンセル”されている状態）へと移動する。しかしながら、ローター２０５（回転しているローター２０５）に関して、クランク中心の偏心とクランクピンの偏心とのベクトル合計は、ローター２０５にてシリンダーの軸にアライメントした状態を維持し、それによって、かかるシリンダーにおけるピストン５０５の運動の軸にアライメントした状態を維持する。ローター２０５の参照のフレームから、第１偏心（すなわち、ローター中心周りの一定の大きさのベクトルであって、ハウジングに固定されたクランク中心へと向いているベクトル）は反時計周りに動き、第２偏心（すなわち、クランク中心周りの一定の大きさのベクトルであって、クランク・ピンへと向いているベクトル）に関連するベクトルに等しく、そして、それと反対に動く。このようなベクトルが加わる間、ベクトルの反対要素パーツがキャンセルされつつも、そのようなベクトルの相補的要素要素パーツが合計され、結果として、正弦波の大きさのリニアーの往復ベクトル（linear reciprocating vector）が得られる。かかる正弦波の大きさを有するリニアーの往復ベクトルは、ローター２０５に対するピストン５０５のストロークを特徴付ける。ピストンのかかる運動は、遊星運動（epicyclic movement）とも称される。

Claims

共通シャフト上のコンプレッサーと真空ポンプとの組合せであって、
第１軸周りを回転するローター、および
第１軸に平行であって該第１軸からずれた第２軸を規定するクランクシャフト
を有して成り、
ローターは、各々が少なくとも１つのピストンを含む第１ラジアル・ピストン穴（または第１直径方向ピストン穴）および第２ラジアル・ピストン穴（または第２直径方向ピストン穴）を有し、第１ラジアル・ピストン穴が真空ポンプとして機能し、第２ラジアル・ピストン穴がコンプレッサー・ポンプとして機能し、
クランクシャフトは、第２軸周りを回転してローターの回転を駆動し、
ローターは、一体的にローターを形成すべく適合する第１ピースおよび第２ピースによって形成される、共通シャフト上のコンプレッサーと真空ポンプとの組合せ。
ローターの第１ピースおよび第２ピースの各々は、第１ラジアル・ピストン穴または第２ラジアル・ピストン穴の一方の円筒状部分を形成する、請求項１に記載のポンプ。
第１ピースと第２ピースとが実質的に一致するようになっている、請求項１に記載のポンプ。
ポンプは２つ以上の操作パーツ面を含んでおり、ポンプの全ての操作パーツ面がフラットまたは円筒状である、請求項１に記載のポンプ。
操作パーツ面同士が平行または直交している、請求項４に記載のポンプ。
ローターの第１ピースには、ピストンを含むための第１ラジアル・ピストン穴の全体が含まれ、ローターの第２ピースには、ピストンを含むための第２ラジアル・ピストン穴の全体が含まれる、請求項１に記載のポンプ。
ローターを含むハウジングを更に有して成り、該ハウジングがラジアル・ピストン穴と連通する１つ以上のポートを含んでいる、請求項１に記載のポンプ。
ポートによってバルブの必要性が排除されている、請求項７に記載のポンプ。
ローターがハウジング内においてクロース・フィット・アライメントで含まれる、請求項７に記載のポンプ。
ローターとハウジングとの半径方向ギャップが０．０００５〜０．００３インチとなっている、請求項９に記載のポンプ。
コンプレッサーの流体流れと真空ポンプの流体流れとの間のクロス接続を回避すべくポート同士が互いに軸方向にずれている、請求項７に記載のポンプ。
請求項１に記載のポンプを有して成る、酸素濃縮機。
酸素濃縮機がポータブル型である、請求項１２に記載の酸素濃縮機。
ポンプは運動幾何学的にバランスがとれている、請求項１２に記載の酸素濃縮機。
第１ラジアル・ピストン穴および第２ラジアル・ピストン穴の一方に結合する少なくとも１つのバルブを更に有して成る、請求項１に記載のポンプ。
少なくとも１つのピストンのピストン・ヘッドにバルブが設けられている、請求項１５に記載のポンプ。
ピストン・ヘッドに設けられる出口バルブ、および、ピストンに設けられる入口バルブが含まれる第１ラジアル・ピストン穴および第２ラジアル・ピストン穴の一方に結合する少なくとも１つのバルブを更に有して成る、請求項１に記載のポンプ。
第１ピストンおよび第２ピストンが、ピストンとローターとの間の界面に固体潤滑剤を含んで成る、請求項１に記載のポンプ。
ガス・ポンプであって、
第１軸周りを回転するローター、
第１ピストン穴に設けられる第１ピストン、
第２ピストン穴に設けられる第２ピストン、および
ローターに結合されるクランクシャフト
を有して成り、
ローターは、第１軸から半径方向外側に延在する１対のピストン穴を規定し、
クランクシャフトは、第１軸に平行であって該第１軸からずれた第２軸周りを回転し、第１ピストン穴および第２ピストン穴のそれぞれにポンプ・チャンバーを各々規定する第１ピストンおよび第２ピストンを駆動し、
ローターは、一体的にローターを形成すべく適合する第１ピースおよび第２ピースによって形成される、ガス・ポンプ。
ローターの第１ピースおよび第２ピースの各々が、第１ラジアル・ピストン穴または第２ラジアル・ピストン穴の一方の円筒状部分を形成する、請求項１９に記載のポンプ。
第１ピースと第２ピースとが実質的に一致するようになっている、請求項１９に記載のポンプ。
ポンプは２つ以上の操作パーツ面を含んでおり、ポンプの全ての操作パーツ面がフラットまたは円筒状である、請求項１９に記載のポンプ。
ローターの第１ピースが第１ピストン穴を全体として含み、ローターの第２ピースが第２ピストン穴を全体として含む、請求項１９に記載のポンプ。
操作パーツ面同士が平行または直交している、請求項２３に記載のポンプ。
第１ピストンはそのピストン穴に真空ポンプ・チャンバーを規定し、第２ピストンはその穴に圧縮ポンプ・チャンバーを規定する、請求項１９に記載のポンプを有して成る酸素濃縮機。
第１ピストンおよび第２ピストンは低摩擦材料を含んで成る、請求項１９に記載のポンプ。
第１ピストンおよび第２ピストンは、ピストンとローターとの間の界面に固体潤滑剤を含んで成る、請求項１９に記載のポンプ。
ポンプが液体潤滑剤無しで作動する、請求項１９に記載のポンプ。
クランクシャフトまたはローターを駆動するモーターを更に有して成る、請求項１９に記載のポンプ。
第１ピストンが圧力ポンプのための機械的作用を供する、請求項１９に記載のポンプ。
第２ピストンが真空ポンプのための機械的作用を供する、請求項１９に記載のポンプ。
コンプレッサーと真空ポンプとを組み合わせるポンプ・システムであって、
コンプレッサー・ポンプを形成する第１ピストン、
真空ポンプを形成する第２ピストン、および
クランクシャフト
を有して成り、
第１ピストンおよび第２ピストンが、第１軸周りを回転するローターに含まれており、
クランクシャフトがローターに結合され、該クランクシャフトが第１軸に平行で該第１軸からずれた第２軸周りを回転する、ポンプ・システム。
ポンプに使用されるローターを構成する方法であって、
ローターの第１ピースが第１ピストンを含み、ローターの第２ピースが第２ピストンを含むように、ローターの第１ピースおよび第２ピースのそれぞれのピストン穴に一対の単一ピースの両頭ピストンを挿入すること、
ピストンが挿入されたローターの第１ピースおよびピストンが挿入されたローターの第２ピースをクランクシャフト上に位置付けること、ならびに、
ピストンがピストン穴内に配置され、クランクシャフトの偏心に設けられるように、ローターの第２ピースをローターの第１ピースと係合させること
を含んで成る、方法。
クランクシャフトが単一ピースである、請求項３３に記載の方法。
クランクシャフトが２つの偏心を有する、請求項３３に記載の方法。
ローターの第１ピースおよび第２ピースの各々が、１つのピストンのためのピストン穴の全体を有して成る、請求項３３に記載の方法。