JP2019522146A - 揺動板圧縮機およびこれを用いた酸素濃縮器 - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] 本出願は、2017年7月25日にPCT国際特許出願として出願されており、2016年7月25日に出願された米国仮特許出願第62/366,408号の優先権を主張する。
ピストンヘッドから組立工具を取り外すステップと、を含む。
[0059] 圧縮機200は、複数のシリンダ250を含んでいてもよい。いくつかの例では、シリンダ250は少なくとも1つの圧力シリンダと少なくとも1つの真空シリンダを含む。シリンダ250の数は様々な目的のために変えることができる。いくつかの例では、2つのピストンが同時に上部ヘッド中心に到達しないので、トルクの急増およびノイズを低減する目的で、圧縮機200は奇数個のシリンダ250を含む。シリンダ250の数はまた、正圧流量と負圧流量との所定の比率に影響を及ぼすように選択されてもよい。いくつかの構成では、そのような負圧は大気圧より低いと考えられる。次に、この比を使用して、圧縮機200が支持するガス分離装置の効率を最適化する。
[0074] 球状要素304は様々な材料で作ることができる。球状要素304のいくつかの例は、ベアリンググレードの鋼でできている。他の例では他の材料も可能である。
駆動軸210が回転すると、揺動回転防止装置400は、(偏心スタブシャフト322を含む)シャフトスリーブ320がハブ板302に揺動運動を与えることを可能にする。3つのシリンダ250、3つのピストンアセンブリ270、および3つの球状要素304が設けられている場合、ピストンアセンブリ270は、揺動板アセンブリ260の周りに120度離れて配置され、したがって互いに120度位相がずれてそれぞれのシリンダ内で往復運動する。他の実施形態では、ピストンアセンブリの他の配置も可能であり得る。
[0123] 本開示の圧縮機は、酸素濃縮器と共に使用されるように主に記載されているが、圧縮機はまた、様々な用途に使用することができる。そのような用途の例には、医療用人工呼吸器、窒素濃縮器、天然ガス圧縮機、クライオクーラ圧縮機、水処理用の通気ポンプ、科学機器、および多目的用の空気圧縮機/真空ポンプが含まれる。
[0129] 科学機器にも本開示の圧縮機を使用することができる。このような科学機器には、ガス分析器および他の適切な科学機器または研究機器が含まれる。
[0136] いくつかの実施形態では、ピストンガイドプラグ520は、柱482および/またはシリンダ250と同じ材料で作られている。いくつかの実施形態では、ピストンガイドプラグ520は、乾式潤滑剤を含んだ材料で作ることができる。いくつかの実施形態では、ピストンガイドプラグ520は、グラファイト、PTFE、ブロンズ、および他の材料のうちの少なくとも1つを配合したポリマー材料でできている。ポリマー材料は、ポリイミド(PI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、または他の熱可塑性材料であってもよい。このような配合材料の一例は、450FC30などのVICTREX PEEKポリマーのうちの1つである。別の実施形態では、ピストンガイドプラグ520は、グラファイトを配合したポリイミドを組み込んだ材料で作られていてもよい。そのような化合物の例には、DuPont(米国、デラウェア州)によって製造されているVespel SP−22のようなVespel材料が含まれる。これに加えてまたは代替的に、ピストンガイドプラグ520は、フッ素重合体ベースのコーティング材料などの耐摩耗性および低摩擦材料の層でコーティングされていてもよい。フッ素重合体材料の一例は、Xylan 1000シリーズまたはXylan 8100シリーズなどのWhitfordから入手可能である。他の材料もそのようなコーティングに使用することができる。
Claims (22)
- 揺動板圧縮機において、
回転軸芯を中心に軸を回転させるモータと、
少なくとも1つの遠位取付部材を有する揺動板であって、前記軸が回転したときに前記遠位取付部材が往復運動するように前記軸に結合された、揺動板と、
両頭ピストンアセンブリとを含み、
2つの圧縮チャンバを画定するように少なくとも1つの単一シリンダが前記両頭ピストンアセンブリを受けており、前記シリンダは、前記遠位取付部材が前記ピストンアセンブリを貫通するように、前記揺動板が通って前記ピストンアセンブリと係合する窓を含み、前記ピストンアセンブリは、前記軸が回転すると、前記回転軸芯に平行な第2の軸芯に沿って前記シリンダ内を往復運動し、前記遠位取付部材は概ね前記第2の軸芯に沿った軸方向経路で往復運動する、揺動板圧縮機。 - 前記揺動板の回転を防止するように構成された揺動回転防止装置をさらに備えた、請求項1に記載の揺動板圧縮機。
- 前記揺動回転防止装置は、前記揺動板に枢動可能に連結され、前記シリンダの外部に対して摺動するように構成された、シューを含む、請求項2に記載の揺動板圧縮機。
- 前記シリンダに対する前記ピストンアセンブリの回転を防止するように構成されたピストン回転防止装置をさらに備えた、請求項1に記載の揺動板圧縮機。
- 前記ピストン回転防止装置は、前記揺動板に設けられて前記ピストンアセンブリの一部に対して摺動するように構成されたフランジを含む、請求項4に記載の揺動板圧縮機。
- 前記ピストンアセンブリの前記一部は、前記ピストンアセンブリの反対側どうしのヘッド間で延在する柱を含む、請求項5に記載の揺動板圧縮機。
- 前記ピストン回転防止装置は、前記ピストンアセンブリの軸方向スロットと係合し、前記軸方向スロット内に横方向に拘束された、ピストンガイドプラグを含む、請求項4に記載の揺動板圧縮機。
- 前記ピストンアセンブリは、前記揺動板の前記遠位取付部材と係合する対向するコネクティングロッドを含む、請求項1に記載の揺動板圧縮機。
- 前記遠位取付部材は、球状要素を含む、請求項1記載の揺動板圧縮機。
- 前記揺動板の前記遠位取付部材に対して所定の配置で前記コネクティングロッドを一時的に調整するように構成された組立工具をさらに備えた、請求項8に記載の揺動板圧縮機。
- 前記揺動板圧縮機は、少なくとも部分的に乾式潤滑剤を含む材料で作られた、請求項1に記載の揺動板圧縮機。
- 前記少なくとも1つのシリンダは、少なくとも1つの真空シリンダまたは少なくとも1つの圧力シリンダを含む、請求項1に記載の揺動板圧縮機。
- 少なくとも2つの真空シリンダと1つの圧力シリンダとを含む複数のシリンダをさらに備えた、請求項1に記載の揺動板圧縮機。
- 前記揺動板は、少なくとも1つのベアリングを介して、前記回転軸芯を中心に軌道的に傾斜させるように前記軸に対して角度を有するように前記軸に取り付けられた、請求項1に記載の揺動板圧縮機。
- 前記遠位取付部材は、概ね前記第2の軸芯に沿って画定される三次元軌道で実質的に往復運動する、請求項1に記載の揺動板圧縮機。
- 酸素濃縮器において、
濃縮器と、
揺動圧縮機であって、
回転軸芯を中心に軸を回転させるモータと、
少なくとも2つのボールを有する揺動板であって、各ボールが前記揺動板の異なる遠位部分にあり、前記軸が回転したときに前記ボールの各々が往復運動するように前記軸に結合された、揺動板と、
両頭ピストンアセンブリと、
2つの圧縮チャンバを画定させるために前記両頭ピストンアセンブリを受ける少なくとも1つの単一シリンダであって、前記ピストンが前記ボールのうちの関連する1つに取り付けられるように前記揺動板が通って前記ピストンアセンブリと係合する窓を含み、前記軸が回転すると前記ピストンが前記シリンダ内を往復運動し、前記ボールが前記シリンダの概ね軸芯に沿った軸方向経路で往復運動する、少なくとも1つの単一シリンダと、
を含む、揺動板圧縮機とを備えた、酸素濃縮器。 - 各ピストンは、前記揺動板上の関連するボールと係合する2つの対向するロッドを含む、請求項16に記載の酸素濃縮器。
- 前記揺動板は、少なくとも1つのベアリングを介して、前記回転軸芯を中心に軌道的に傾斜させるように前記軸に対して角度を有するように前記軸に取り付けられた、請求項16に記載の酸素濃縮器。
- 前記濃縮器は圧力スイング吸収濃縮器である、請求項16に記載の酸素濃縮器。
- 前記濃縮器は真空圧力スイング吸収濃縮器である、請求項16に記載の酸素濃装置。
- 前記ボールは、概ね前記シリンダの軸に沿って画定される三次元軌道で実質的に往復運動する、請求項16に記載の酸素濃縮器。
- 揺動板をピストンアセンブリと組み立てる方法であって、前記揺動板は少なくとも1つの遠位取付部材を含み、前記ピストンアセンブリはピストンヘッドおよび少なくとも1つのコネクティングロッドを含む、方法において、
前記少なくとも1つのコネクティングロッドに第1の磁気要素を設けるステップと、
所定の位置で前記ピストンヘッドに隣接して組立工具を配置するステップであって、前記組立工具は、前記組立工具が前記ピストンヘッドの所定の位置に隣接して配置されているときに、前記少なくとも1つのコネクティングロッドの前記第1の磁気要素を磁気的に引き寄せて所定の位置に少なくとも1つのコネクティングロッドを付勢するように構成された第2の磁気要素を含む、ステップと、
前記少なくとも1つの遠位取付部材を前記少なくとも1つのコネクティングロッドと係合させるステップと、
前記ピストンヘッドから前記組立工具を取り外すステップと、を備えた、方法。
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