JP2020513085A

JP2020513085A - バルブプレートとヘッドカバーのアセンブリ

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Publication number: JP2020513085A
Application number: JP2019554694A
Authority: JP
Inventors: グリブッシュ，アンソニー，フランシス; スピガー，ロバート，ジョセフ
Original assignee: Gardner Denver Thomas Inc
Current assignee: Gardner Denver Thomas Inc
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2020-04-30
Also published as: CN110678652A; US20180291885A1; EP3607202A1; EP3607202A4; WO2018187601A1

Abstract

第１のシリンダと第２のシリンダとを備えた多気筒式の圧縮機又はポンプ用のヘッドアセンブリは、第１のシリンダ部と、第２のシリンダ部と、その間に配置される第３の部分とを有するバルブプレートを含む。バルブプレートは、第１のシリンダ部を貫通する第１の開口と、第２のシリンダ部を貫通する第２の開口とを有するバルブプレート面を更に含む。また、ヘッドアセンブリは、ヘッドカバー面を有するヘッドカバーと、バルブプレート面とヘッドカバー面のうちの一方から延在して流路を形成する少なくとも１つの壁とを含む。ヘッドカバーはバルブプレートに連結可能であり、上記流路がバルブプレート面とヘッドカバー面のうちの他方と協働し、バルブプレートの第１及び第２の開口との間に延在し、これらを囲むチャンバを形成する。【選択図】図１

Description

本開示は、圧縮機及びポンプに関し、特に、圧縮機又はポンプ用の改良されたヘッドアセンブリに関する。

一実施形態では、第１のボア穴を有する第１のシリンダハウジングと、第２のボア穴を有する第２のシリンダハウジングと、ドライブシャフトを有するモータと、ドライブシャフトに連結されて第１のボア穴に収容される第１のピストンと、ドライブシャフトに連結されて第２のボア穴に収容される第２のピストンとを含む多気筒式の圧縮機又はポンプを提供する。多気筒式の圧縮機又はポンプは、第１のシリンダ部と、第２のシリンダ部と、第１のシリンダ部と第２のシリンダ部との間に配置される第３の部分とを含むバルブプレートを更に含む。バルブプレートは、第１のシリンダ部を貫通する第１の開口と、第２のシリンダ部を貫通する第２の開口とを有するバルブプレート面を更に含む。第１の開口が第１のボア穴と流体連通し、第２の開口が第２のボア穴と流体連通するように、バルブプレートの第１のシリンダ部が第１のシリンダハウジングに連結され、バルブプレートの第２のシリンダ部が第２のシリンダハウジングに連結される。多気筒式の圧縮機又はポンプは、ヘッドカバー面を含むヘッドカバーと、バルブプレート面とヘッドカバー面のうちの一方から延在して流路を形成する少なくとも１つの壁とを更に含む。この流路と、バルブプレート面とヘッドカバー面のうちの他方とが、バルブプレートの第１のシリンダ部の第１の開口と第２のシリンダ部の第２の開口との間に延在し、これらを囲むチャンバを形成するように、ヘッドカバーがバルブプレートに連結される。

一実施形態では、第１のシリンダ及び第２のシリンダを備えた多気筒式の圧縮機又はポンプ用のヘッドアセンブリであって、第１のシリンダ部と、第２のシリンダ部と、前記第１のシリンダ部と前記第２のシリンダ部との間に配置されて延在する第３の部分とを含むバルブプレートを含むヘッドアセンブリが提供される。バルブプレートは、第１のシリンダ部に第１の開口を有し、第２のシリンダ部に第２の開口を有するバルブプレート面を更に含む。ヘッドアセンブリは、ヘッドカバー面を有するヘッドカバーと、バルブプレート面とヘッドカバー面のうちの一方から延在して流路を形成する少なくとも１つの壁とを更に含む。この流路と、バルブプレート面とヘッドカバー面のうちの他方とが、バルブプレートの第１のシリンダ部の第１の開口と第２のシリンダ部の第２の開口との間に延在し、これらを囲むチャンバを形成するように、ヘッドカバーがバルブプレートに連結されるように構成される。

一実施形態では、第１のボア穴が形成された第１のシリンダハウジングと、第２のボア穴が形成された第２のシリンダハウジングとを含む多気筒式の圧縮機又はポンプが提供される。多気筒式の圧縮機又はポンプは、第１及び第２のシリンダハウジングに連結可能なヘッドアセンブリを更に含む。ヘッドアセンブリは、第１及び第２のボア穴と流体連通するチャンバを形成するように構成されたバルブプレートとヘッドカバーを含む。バルブプレートは、第１及び第２の両ボア穴の上方に配置される。

本開示の他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明及び添付の図面を考慮することにより明らかになるであろう。

図１は、圧縮機の斜視図である。図２は、図１の圧縮機を線２−２に沿って切断した断面図である。図３は、図１の圧縮機の部分分解図である。図４は、図１の圧縮機のヘッドアセンブリの分解図である。図５は、図４のヘッドアセンブリのバルブプレートの上面図である。図６は、図４のヘッドアセンブリのヘッドカバーの底面図である。図７は、図１の圧縮機を線７−７に沿って切断した拡大断面図である。図８は、図１の圧縮機を線８−８に沿って切断した拡大断面図である。図９は、図１の圧縮機を線９−９に沿って切断した拡大断面図である。図１０は、別のヘッドアセンブリの部分分解図である。図１１は、図１０のヘッドアセンブリのバルブプレートの上面図である。図１２は、図１０のヘッドアセンブリのヘッドカバーの底面図である。図１３は、図１０のヘッドアセンブリの断面斜視図である。図１４は、図１０のヘッドアセンブリの別の断面斜視図である。図１５は、別のヘッドアセンブリの部分分解図である。図１６は、図１５のヘッドアセンブリのバルブプレートの上面図である。図１７は、図１５のヘッドアセンブリのヘッドカバーの底面図である。図１８は、図１５のヘッドカバーを線１８−１８に沿って切断した断面斜視図である。図１９は、図１５のヘッドカバーを線１９−１９に沿って切断した断面斜視図である。図２０は、図１５のヘッドカバーを線２０−２０に沿って切断した断面斜視図である。図２１は、別の圧縮機の斜視図である。図２２は、図２１の圧縮機を線２２−２２に沿って切断した断面図である。図２３は、図２１の圧縮機の部分分解図である。図２４は、図２１の圧縮機のヘッドアセンブリの分解図である。図２５は、図２４のヘッドアセンブリを別の角度から見た図である。

本開示の実施形態を詳細に説明する前に、本開示が、その適用において、以下の説明に記載される、又は、以下の図面に例示される構成の詳細及び構成要素の配置に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態にも適用可能であり、様々な方法で実行又は実施することができる。また、本明細書で使用される表現及び用語は説明を目的とするものであり、限定していると見なされるべきではないことを理解されたい。

図１は、ハウジングアセンブリ１４とヘッドアセンブリ１８とを含む酸素濃縮用多気筒式空気圧縮機１０を示す。ハウジングアセンブリ１４は、圧縮機１０の第１及び第２のシリンダ３０、３４に対応する複数の端部ハウジング２６同士の間に薄肉円筒形のスペーサ又はモータスリーブ２２を含む。複数の端部ハウジング２６は、好ましくは、アルミニウムなどの鋳物材料で形成される。モータスリーブ２２は、空気流のために、モータスリーブ２２の対向する複数の端部４２に隣接して設けられた複数の打抜き穴３８を有する。ヘッドアセンブリ１８は、バルブプレート５０と、ヘッドマニホールド又はヘッドカバー５４とを含み、また、圧縮空気から酸素と窒素を分離するために、ヘッドカバー５４に取り付けられた一対の圧力スイング吸着式酸素濃縮器（図示せず）を更に含んでもよい。

更に、図２を参照すると、圧縮機１０は電気モータ６２を更に含み、電気モータ６２は、内部を貫通するドライブシャフト６６を有し、モータスリーブ２２に囲まれる。各端部ハウジング２６は、モータスリーブ２２の対向端部４２を収容し、端部ハウジング２６をモータスリーブ２２に結合するために、逃げ部７４を有する円周フランジ７０を含む。複数の軸受７８は、モータ６２のドライブシャフト６６を支持する。

引き続き図２及び図３を参照すると、各端部ハウジング２６は、圧縮機１０の各シリンダ３０、３４のためのシリンダ延長部８６を含む。シリンダ延長部８６は、ボア穴９８を画定するシリンダスリーブ９４を支持する支持床９０を有する。支持床９０は、開口部１０２を有する。シリンダ延長部８６は、バルブプレート５０を支持し取り付けるための複数のハウジングボス部１１０で終端する複数の側壁１０６を有する（図３）。Ｏリング１１４が、バルブプレート５０とシリンダスリーブ９４の上端の間に配置されるようにバルブプレート５０に取り付けられ、ボア穴９８の上端を封止する。

圧縮機１０は、ピストン１２２と、各シリンダ３０、３４に協働しドライブシャフト６６の対向する各遠位端１３０に隣接して取り付けられた偏心器１２６とを更に含む。より具体的には、各ピストン１２２のロッド１３４は、偏心器１２６の軸がドライブシャフト６６の軸からずれるように、偏心器１２６によって支持される軸受１３８に取り付けられる。偏心器１２６は、カウンターウェイト１４２を含む。ピストン１２２は、ピストン１２２のロッド１３４が支持床９０の開口部１０２を通って延在するように、シリンダスリーブ９４の各ボア穴９８内に配置される。ピストン１２２は、シリンダスリーブ９４のボア穴９８を封止する周辺封止部１４６を含む。

モータ６２の回転中にモータ６２を冷却するための空気を端部ハウジング２６内に引き込むために、ファン１５０が端部ハウジング２６の中空内部でドライブシャフト６６の各先端部に取り付けられている。また、支持床９０の開口部１０２から空気を押し出して、シリンダスリーブ９４及びピストン１２２を冷却してもよい。

更に図３を参照すると、ヘッドアセンブリ１８のバルブプレート５０は、第１及び第２のシリンダ３０、３４に対応する第１及び第２のシリンダ部１６２、１６６と、第１及び第２のシリンダ部１６２、１６６を接続する中間部１７０とを含む。各シリンダ部１６２、１６６は、複数の支持ボス部１７４を有し、複数の支持ボス部１７４は複数のハウジングボス部１１０に対応し、これらにより複数の端部ハウジング２６上で支持される。

ヘッドカバー５４は、第１及び第２のシリンダ３０、３４に対応する第１及び第２のシリンダ部１８６、１９０と、それらの間にある中間部１９４とを含む。各シリンダ部１８６、１９０は、バルブプレート５０の複数の支持ボス部１７４に支持される複数の取り付けボス部１９８を含む。第１の固着具２１０は、ヘッドカバー５４の複数の取り付けボス部１９８とバルブプレート５０の複数の支持ボス部１７４を介して複数のハウジングボス部１１０に螺入され、ヘッドカバー５４と、バルブプレート５０と、ハウジングアセンブリ１４とを連結する。複数の第２の固着具２１４は、バルブプレート５０の中間部１７０の複数の中間ボス部１７８とこれらに対応するヘッドカバー５４の中間部１９４の複数の中間ボス部１８０に螺入され、ヘッドカバー５４とバルブプレート５０との間に更なる締付力を提供し、バルブプレート５０とヘッドカバー５４の中間部１７０、１９４が互いに連結された際に接する位置周辺のガス漏れが防止される。

図４を参照すると、ヘッドカバー５４の第１及び第２のシリンダ部１８６、１９０のそれぞれが、圧力スイング吸着式酸素濃縮器（図示せず）をそれぞれ載置するためのシーブベッド台座２２２と、酸素供給マニホールド２２６を含む。酸素濃縮器への空気流と圧縮機１０から流出されるパージされた窒素流を制御するために、各酸素供給マニホールド２２６に電磁弁（図示せず）が取り付けられている。

図４〜５を参照すると、バルブプレート５０は、第１及び第２のシリンダ部１６２、１６６と、中間部１７０全体に広がるバルブプレート面又は上面２３４とを含む。上面２３４は、複数の溝２３８を画定し、複数の溝２３８は、バルブプレート５０の外周に沿って延在する外側溝部２４２と、上面２３４上に延在し、外側溝部２４２の外周内にこれと同心に設けられた内側溝部２４６と、第１及び第２のシリンダ部１６２、１６６で内側溝部２４６と外側溝部２４２を接続する接続溝部２５０とを含む。複数の溝２３８は、ゴム又は他の適切なシール材からなる迂曲したガスケット２５２を支持し、吸気部２５４と、排気部２５８と、パージ部又はマフラー部２６２とを画定する。吸気部２５４及び排気部２５８は、第１のシリンダ部１６２と、中間部１７０と、第２のシリンダ部１６６との間で連続するように複数の溝２３８によって画定される。内側溝部２４６は、マフラー部２６２が中間部１７０を横断して延在するようにマフラー部２６２を画定し、内側溝部２４６と接続溝部２５０が、第１のシリンダ部１６２と第２のシリンダ部１６６の間を長手方向に延びる水平中心線Ａに沿って外側溝部２４２を二等分する。よって、吸気部２５４と排気部２５８は、マフラー部２６２と接続溝部２５０を挟んで反対側に配置される。別の実施形態では、１本の溝が水平中心線Ａに沿って設けられて外側溝部２４２を二等分し、マフラー部２６２に代えて、吸気部２５４と排気部２５８のみを画定するように（即ち、図１５〜２０の中央溝部４７８と同様に）してもよい。

バルブプレート５０は、吸気開口部２７２で吸気部２５４と連通する吸気ポート２７０を含む。バルブプレート５０は、吸気部２５４の内部で、複数のシリンダ３０、３４にそれぞれ対応する第１及び第２のシリンダ部１６２、１６６のそれぞれを貫通するボア穴入口開口２７４を更に含む。各ボア穴入口開口２７４には、対応してボア穴入口フラッパ弁２７８が設けられ、これにより、吸気部２５４からシリンダのボア穴９８に吸気が入ることができるが、その逆はできない。バルブプレート５０は、排気部２５８の内部で、複数のシリンダ３０、３４にそれぞれ対応する第１及び第２のシリンダ部１６２、１６６のそれぞれを貫通するボア穴出口開口２８２を更に含む。各ボア穴出口開口２８２には、対応してボア穴出口フラッパ弁２８６が設けられ、これにより、シリンダのボア穴９８から排気が出ることができるが、その逆はできない。また、排気部２５８は、圧力逃がし弁又は圧力安全弁２９４（図３）を収容する安全弁支持凹部２９０も有している。マフラー部２６２は、マフラー部２６２の内部の中央に配置され、バルブプレート５０の上面２３４を貫通する排気ポート２９８を含む。

図６を参照すると、ヘッドカバー５４は、ヘッドカバー面又は内側底面３０６と、バルブプレート５０の溝２３８に対応し、ヘッドカバー５４の底面３０６からほぼ垂直下方に延びる一連の連続した複数の仕切板又は壁３１０とを含む。一連の壁３１０は、ヘッドカバー５４の外周に沿って延在する外壁３１４と、外壁３１４の内側にある内壁３１８と、ヘッドカバー５４の第１及び第２のシリンダ部１８６、１９０の内部で内壁３１８と外壁３１４とを接続する複数の連結壁３２２とを含む。内壁３１８は、第１及び第２の部分３１９、３２０を含む。一連の壁３１０は底面３０６から延び、これにより、吸気流路３２６と、排気流路３３０と、パージ流路又はマフラー流路３３４とが形成される。バルブプレート５０の複数の溝２３８と同様に、内壁３１８はマフラー流路３３４を画定し、第１及び第２のシリンダ部１８６、１９０間を長手方向に延びる水平中心線Ｂに沿って内壁３１８と複数の連結壁３２２が外壁３１４を分割している。よって、吸気流路３２６と排気流路３３０は、マフラー流路３３４と複数の連結壁３２２を挟んで反対側に配置されている。別の実施形態では、複数の連結壁３２２が水平中心線Ｂに沿って延び、合流して外壁３１４を二等分する１枚の壁を形成し、マフラー流路３３４に代えて吸気流路３２６と排気流路３３０を画定するように（即ち、図１５〜２０の中央壁４８２と同様に）してもよい。

一連の壁３１０と複数の溝２３８とは、バルブプレート５０とヘッドカバー５４が連結された際に、吸気部２５４と、排気部２５８と、マフラー部２６２とがそれぞれ吸気流路３２６と、排気流路３３０と、マフラー流路３３４に位置合わせされ、図８の断面に示すように、吸気チャンバ３４２と、排気チャンバ３４６と、マフラーチャンバ３５０とを形成する。一連の壁３１０の下端が溝２３８内で迂曲したガスケット２５２を押圧し、これにより、吸気チャンバ３４２と、排気チャンバ３４６と、マフラーチャンバ３５０とを密閉し、バルブプレート５０の上面２３４とヘッドカバー５４の壁３１０の下端の間からの漏れを防止する。吸気チャンバ３４２は、吸気開口部２７２とボア穴入口開口２７４との間に延在し、これらを囲む流体導管を形成する。排気チャンバ３４６は、複数のボア穴出口開口２８２の間に延在し、これらを囲む流体導管を形成する。図示する実施形態では、マフラーチャンバ３５０は、吸気チャンバ３４２と排気チャンバ３４６との間に配置され、吸気チャンバ３４２と排気チャンバ３４６が、内壁３１８により画定されるマフラーチャンバ３５０の周囲を囲んでいる。よって、内壁３１８の第１の部分３１９は、マフラーチャンバ３５０と排気チャンバ３４６を部分的に画定すると共にこれらに共有され、内壁３１８の第２の部分３２０は、マフラーチャンバ３５０と吸気チャンバ３４２を部分的に画定すると共にこれらに共有される。

図示する実施形態では、溝２３８はバルブプレート５０の上面２３４に形成され、複数の壁３１０はヘッドカバー５４の底面３０６から下方に延びるが、別の実施形態では、複数の壁３１０がバルブプレート５０から上方に延び、複数の溝２３８がヘッドカバー５４に形成されてもよい。つまり、バルブプレート５０を「バスタブ」形状に構成し、ヘッドカバー５４を略平坦なカバーとしてもよい。かかる実施形態では、複数の壁３１０は、バルブプレート５０とヘッドカバー５４のうちの一方と一体的に形成されて単一の部品となっている。更に別の実施形態では、複数の壁３１０は、バルブプレート５０とヘッドカバー５４のうちの一方又は両方に固定連結された別体部品であってもよい。かかる実施形態では、バルブプレート５０とヘッドカバー５４の両方が、平板形状の構成又は「バスタブ」形状の構成、あるいは、それらの任意の組み合わせであってもよい。さらなる実施形態では、一部の壁３１０がヘッドカバー５４から延び、一部の壁３１０がバルブプレート５０から延びてもよい。更なる実施形態では、壁３１０は、合わせ面の溝と併用されるものではなく、ガスケットの有無に関わらず、バルブプレート５０又はヘッドカバー５４の前述した対向面と接触するように構成される。更に、吸気ポート２７０と排気ポート２９８とがバルブプレート５０に形成されるが、別の実施形態では、吸気ポート２７０と排気ポート２９８とが、それぞれヘッドカバー５４に形成されてもよい。

これらの実行可能な組み合わせのいずれかでは、バルブプレート５０とヘッドカバー５４の両方を、中子を必要としないダイカスト鋳造により形成し、鋳造時にヘッドカバー５４又はバルブプレート５０の内部全体でチャンバを形成してもよい。よって、ヘッドカバー５４は、アルミニウムや他の適切な材料の他に、プラスチックから形成されてもよい。また、バルブプレート５０とヘッドカバー５４のそれぞれが、一体的に形成された単一の部品であってもよい。

引き続き図６及び図７を参照すると、ヘッドカバー５４の第１及び第２のシリンダ部１８６、１９０のそれぞれにおいて、排気出口通路３５８が底面３０６に画定される。図７に示すように、各排気出口通路３５８は、排気チャンバ３４６から対応する酸素供給マニホールド２２６まで延びる。このように、排気出口通路３５８は、排気チャンバ３４６により形成される流体導管と流体連通している。

図８を参照すると、第１及び第２のシリンダ部１８６、１９０のそれぞれにおいて、シーブベッド用通路３６２がヘッドカバー５４に形成される。シーブベッド用通路３６２は、酸素供給マニホールド２２６から、第１、第２のシリンダ部１８６、１９０のそれぞれにおいてシーブベッド台座２２２に隣接して形成されるシーブベッド用凹部３６６まで延びる。シーブベッド用凹部３６６は、吸着剤層（例えば、ゼオライト層）を収容する。

図６及び図９を参照すると、ヘッドカバー５４の第１及び第２のシリンダ部１８６、１９０のそれぞれに、マフラー入口通路３７０が形成される。マフラー入口通路３７０は、図９を参照すると最もよくわかるように、酸素供給マニホールド２２６からマフラーチャンバ３５０まで延びる。マフラーチャンバ３５０は、マフラー入口通路３７０と排気ポート２９８との間に流体導管を形成する。

各マフラー入口通路３７０は、屈曲３７４を含む（図９）。図示する実施形態では、マフラー入口通路３７０の屈曲３７４は略直角であるが、いくつかの実施形態では、マフラー入口通路３７０の屈曲３７４は約７５°から約１０５°の間であってもよい。また、マフラー入口通路３７０はマフラーチャンバ３５０の両端に配置されるが、排気ポート２９８はマフラーチャンバ３５０内においてバルブプレート５０のマフラー部２６２の中央に配置される。マフラーチャンバ３５０には屈曲部３７６が形成され（図２）、そこで空気が各マフラー入口通路３７０を出てマフラーチャンバ３５０へと入る。図示する実施形態では、屈曲部３７６は直角に屈曲しているが、他の実施形態では、約７５°から約１０５°の間であってもよい。

ヘッドカバー５４は、ヘッドカバー５４の中間部１９４に一定の容積を有するマフラー膨張部３５２を更に含んでおり（図４）、マフラーチャンバ３５０の容積がより大きくなる。いくつかの実施形態では、マフラーチャンバ３５０内に消音材が少なくとも部分的に内張り又は配置されてもよい。いくつかの実施形態では、マフラーチャンバ３５０は、ヘッドカバー５４のマフラーチャンバ３５０を画定する壁のいずれかから延びる複数のバッフルを含んでもよい。いくつかの実施形態では、マフラーチャンバ３５０内に濾過材が配置されてもよい。いくつかの実施形態では、マフラーチャンバ３５０は、熱交換及び断熱の目的で設けられてもよく、この場合、断熱フォームなどの断熱材を含んでもよい。別の実施形態では、マフラーチャンバ３５０の内壁３１８は、第１及び第２のシリンダ部１８６、１９０の内部の外壁３１４の間で水平中心線Ｂに沿って延在してもよい。言い換えすれば、各連結壁３２２が、マフラーチャンバ３５０とつながってマフラーチャンバ３５０の長さを増大させる二重の壁であってもよい。更に別の実施形態では、マフラーチャンバ３５０は、図１５〜２０の実施形態に示されるように、その全体がバルブプレート５０又はヘッドカバー５４のいずれか一方に形成されてもよい。また、マフラーチャンバ３５０はその一部が、また、プレート５０とヘッドカバー５４を連結する代わりに別個の独立したカバーを連結する場合には、その全体が、バルブプレート５０又はヘッドカバー５４のいずれか一方に形成されてもよい。かかる実施形態ではいずれの場合も、１つ以上のマフラーチャンバが、吸気ポート及び／又は排気ポートのすぐ下流及び／又は上流にそれぞれ配置されてもよい。

図４及び図７〜９を再び参照すると、電磁弁は、排気チャンバ３４６からシーブベッドへの排気の流れと、シーブベッドからマフラーチャンバ３５０へと排出又はパージされた窒素流を制御するように構成される。具体的には、電磁弁が第１の位置にあるときには、マフラー入口通路３７０は酸素供給マニホールド２２６内で塞がれ、排気出口通路３５８とシーブベッド用通路３６２のみが流体連通する。電磁弁が第２の位置にあるときには、排気出口通路３５８が酸素供給マニホールド２２６内で塞がれ、シーブベッド用通路３６２とマフラー入口通路３７０が酸素供給マニホールド２２６を介して流体連通する。

圧縮機１０は、モータスリーブ２２内にモータ６２とドライブシャフト６６を軸方向に配置して組み立てられる。複数の端部ハウジング２６は、モータスリーブ２２の各端部に連結される。複数の偏心器１２６と、複数のピストン１２２と、複数のファン１５０は、ドライブシャフト６６の複数の対向端部に接続される。シリンダスリーブ９４は、各シリンダ延長部８６の支持床９０に設置される。次に、第１のシリンダ部１６２が第１のシリンダ３０に、第２のシリンダ部１６６が第２のシリンダ３４に取り付けられ、その間に中間部１７０が延在するように、バルブプレート５０が配置される。複数のＯリング１１４は、各シリンダスリーブ９４の上端とバルブプレート５０の間に配置される。迂曲したガスケット２５２は、バルブプレート５０の上面２３４の複数の溝２３８に嵌め込まれる。ヘッドカバー５４の第１のシリンダ部１８６と、第２のシリンダ部１９０と、中間部１９４とが、それぞれバルブプレート５０の第１のシリンダ部１６２と、第２のシリンダ部１６６と、中間部１７０とに位置合わせされ、ヘッドカバー５４はバルブプレート５０に取り付けられる。吸気チャンバ３４２と、排気チャンバ３４６と、マフラーチャンバ３５０とがそれぞれ形成されるように、ヘッドカバー５４の吸気流路３２６と、排気流路３３０と、マフラー流路３３４とを画定する複数の壁３１０が、バルブプレート５０の吸気部２５４と、排気部２５８と、マフラー部２６２とに位置合わせされ、迂曲したガスケット２５２に配置される。次に、複数の第１の固着具２１０が、ヘッドカバー５４と、バルブプレート５０と、複数の端部ハウジング２６の位置合わせされたボス部１９８、１７４、１１０に螺入され、ヘッドカバー５４と、バルブプレート５０と、端部ハウジング２６とを連結する。また、複数の第２の固着具２１４も、バルブプレート５０とヘッドカバー５４の位置合わせされた中間ボス部１７８、１８０に螺入される。ヘッドカバー５４がバルブプレート５０に連結されると、ヘッドカバー５４の複数の壁３１０がバルブプレート５０の複数の溝２３８の内部で迂曲したガスケット２５２を押圧し、これにより、吸気チャンバ３４２と、排気チャンバ３４６と、マフラーチャンバ３５０とが形成され、密閉される。

動作時には、モータ６２がドライブシャフト６６を回転駆動し、各シリンダ３０、３４のボア穴９８の内部で複数のピストン１２２を往復運動させる。各ピストン１２２の下降ストロークの際に、周囲環境から空気が吸気ポート２７０を介して吸気チャンバ３４２に引き込まれる。そして、一対の偏心器１２６によりずらされた各ピストン１２２の移動方向に応じて、空気は、第１及び第２のシリンダ３０、３４のそれぞれのボア穴９８へと対応するボア穴入口開口２７４を介して交互に引き込まれる。入口フラッパ弁２７８により、ボア穴入口開口２７４を通ってボア穴９８に空気が進入できるが、吸気チャンバ３４２に再進入できない。その後、空気は、ピストン１２２の上昇ストロークによりボア穴９８内で圧縮され、より高圧となって出口フラッパ弁２８６を介してボア穴出口開口２８２から押し出される。出口フラッパ弁２８６により、圧縮空気はボア穴９８に再進入できない。圧縮空気は、第１及び第２のシリンダ３０、３４のそれぞれのボア穴出口開口２８２を出て排気チャンバ３４６に入る。圧縮空気は、各シリンダ３０、３４のボア穴９８を出た後、排気チャンバ３４６の内部で再合流し（その度合いはドライブシャフト６６の回転速度によって異なるが）、排気チャンバ３４６から各排気出口通路３５８を通って各シリンダ３０、３４の酸素供給マニホールド２２６に流入する（図７）。

電磁弁が第１の位置にあるときに、加圧空気は、シーブベッド用通路３６２を通って各シリンダ部１８６、１９０の酸素濃縮器のシーブベッドに流入する。そして、加圧空気に圧力スイング吸着が行われ、空気中の酸素と窒素がほぼ分離される。電磁弁は定期的に第２の位置に切り替えられ、パージされた窒素がシーブベッドから再びシーブベッド用通路３６２を通って酸素供給マニホールド２２６に流入できるようにしている。そして、パージされた窒素は、マニホールド２２６から各第１及び第２のシリンダ部１８６、１９０のマフラー入口通路３７０を通ってマフラーチャンバ３５０に流入する。マフラー入口通路３７０の屈曲３７４及びマフラーチャンバ３５０の内部の屈曲部３７６により方向を変更すると共に排気ガスの移動経路を遠回りさせて長くすることで、消音を促進している。容積が拡大されたマフラーチャンバ３５０は、マフラー入口通路３７０を出る排気ガス（例えば、窒素）が膨張できる空間となり、排気ガスがマフラーチャンバ３５０に入って膨張することにより消音が促進される。ヘッドアセンブリ１８に組み込まれた際のマフラーチャンバ３５０の位置が吸気チャンバ３４２と排気チャンバ３４６の間であることから、更なる消音効果が得られる。また、パージされた窒素が、マフラーチャンバ３５０の内部に配置された又は内張りされた消音材、あるいは、バッフル周辺を通過するようにすることで、更に騒音低減及び消音してもよい。バッフルは、排気ガスの移動経路を更に遠回りさせる。パージされた窒素は、マフラーチャンバ３５０内で合流し、マフラーチャンバ３５０の内部のバルブプレート５０の中央の排気ポート２９８から外に排出される。

また、マフラーチャンバ３５０の内部のパージされた窒素は、吸気チャンバ３４２の内部の流れと排気チャンバ３４６の内部の流れの間の断熱層となり、それらの間の熱伝導を低減する。マフラーチャンバ３５０の内部のパージされた窒素は、排気チャンバ３４６の内部の圧縮空気よりも温度が低く、排気チャンバ３４６と吸気チャンバ３４２との間に断熱効果をもたらすため、吸気チャンバ３４２の内部の空気よりも温度が高い排気チャンバ３４６の内部の空気により吸気チャンバ３４２の内部の空気の温度が上昇することが防止される。具体的には、図６に示すように、内壁３１８の第１の部分３１９が排気チャンバ３４６を部分的に画定し、内壁３１８の第２の部分３２０が吸気チャンバ３４２を部分的に画定することで、マフラーチャンバ３５０の幅の分だけ排気チャンバ３４６と吸気チャンバ３４２が離間される。この構成により、マフラーチャンバ３５０が更に熱交換器として作用するため、排気チャンバ３４６と吸気チャンバ３４２の空気間が断熱される。特に、通常は周囲温度にある吸気の温度が高温の加圧排気により上昇しないようにして効率を向上させることが望ましい。マフラーチャンバ３５０を通過するガスが冷却されて排気チャンバ３４６の内部の排気から熱を吸収するため、排気による吸気の温度上昇が抑制される。前述したように、マフラーチャンバ３５０は、特に、吸気チャンバ３４２と排気チャンバ３４６の間の熱伝導を低減するための断熱材を含んでもよい。

図示する実施形態では、圧縮機１０は、酸素を濃縮するように構成された圧力スイング吸着式酸素濃縮器を含むが、別の実施形態では、圧縮機１０及びヘッドアセンブリ１８が、単にガス（例えば、空気）を圧縮するように構成されてもよい。かかる実施形態では、ヘッドカバー５４は、電磁弁や、酸素濃縮器を取り付けるためのシーブベッド台座２２２を含まない。よって、ヘッドカバー５４の第１及び第２のシリンダ部１８６、１９０のそれぞれに、排気チャンバ３４６とマフラーチャンバ３５０を流体連通する通路が形成される。これにより、動作時の圧縮空気は、これらの通路を通って排気チャンバ３４６からマフラーチャンバ３５０へと流れる。その後、圧縮空気は、排気ポート２９８を介してマフラーチャンバ３５０を出る。あるいは、マフラー入口通路３７０と排気出口通路３５８を設ける代わりに、内壁３１８が排気チャンバ３４６とマフラーチャンバ３５０を直接連通させる１つ又は複数の開口部を含んでもよい。一連のバッフルを排気チャンバ３４６とマフラーチャンバ３５０のいずれか一方又は両方に配置して、圧縮空気が排気ポート２９８から出る前に流れる経路を蛇行させる又は遠回りさせてもよい。排気チャンバ３４６及びマフラーチャンバ３５０は、任意で断熱材、消音材、又は濾過材を含んでもよい。

図示する実施形態では、ヘッドアセンブリ１８は単段かつ平行流式に構成されるが、別実施形態では、溝２３８とこれに対応する壁３１０は、任意の種類の流れ構造用に構成されてもよい（例えば、図１０〜１４及び図２１〜２５にそれぞれ示され、以下に説明されるような、多段かつ直列流式の実施形態や、排気チャンバが単一の実施形態）。

別の実施形態では、ヘッドアセンブリ１８は、排気ポート２９８がマフラーチャンバ３５０同様のマフラーチャンバに直接つながる吸気ポートとして設けられ、圧縮機１０を通る流れが基本的に逆になるように再構成されてもよい。かかる実施形態では、空気は、吸気ポート（即ち、排気ポート２９８）を通ってマフラーチャンバ３５０へと引き込まれる。空気はマフラーチャンバ３５０を通って移動し、上記の様々な方法により消音が行われる。マフラーチャンバ３５０は排気チャンバ３４６と直接連通し、このため、フラッパ弁２８６は、空気が排気チャンバ３４６から開口２８２を介してボア穴９８に入ることができるように再構成される。また、フラッパ弁２７８は、圧縮空気が開口２７４を介して吸気チャンバ３４２に入ることができるように再構成される。圧縮空気は、吸気開口部２７２を通って吸気ポート２７０から流れ出てもよい。

図１０〜１４は、図１〜９の圧縮機１０のヘッドアセンブリ１８に代えて使用してもよい、多段かつ直列流式の実施形態に係るヘッドアセンブリ１８ａを示す。よって、ハウジングアセンブリ１４については再度詳細には説明せず、以下では、図１０〜１４のヘッドアセンブリ１８ａを用いた際の圧縮機１０の構造と作動の仕方における違いのみを説明する。図１〜９のヘッドアセンブリ１８と同様の構成要素及び特徴については、文字「ａ」を加えた同様の符号で示し、再度詳細には説明しない。

図１０を参照すると、ヘッドカバー５４ａの第２のシリンダ部１９０ａのみがシーブベッド台座２２２ａと酸素供給マニホールド２２６ａとを含み、ヘッドカバー５４ａの第１のシリンダ部１８６ａは、単にシリンダーカバー３８２を含む。

図１０〜１１を参照すると、バルブプレート５０ａの上面２３４ａの複数の溝２３８ａは、バルブプレート５０ａの外周に沿って延在する外側溝部２４２ａと、外側溝部２４２ａの外周内に配置される内側溝部２４６ａと、第１及び第２のシリンダ部１６２ａ、１６６ａの内部で内側溝部２４６ａと外側溝２４２ａとを接続する複数の第１の接続溝部２５０ａとを含む。複数の溝２３８ａは、外側溝部２４２ａと内側溝部２４６ａとの間でバルブプレート５０ａの中間部１７０ａの垂直中心線Ｃに沿って延在する第２の接続溝部３９０を更に含む。複数の溝２３８ａは、１段目の吸気部３９４と、１段目の排気部３９８と、２段目の吸気部４０２と、２段目の排気部４０６と、マフラー部２６２ａとを画定する。１段目の吸気部３９４は、第１のシリンダ部１６２ａの内部で、外側溝部２４２ａと、内側溝部２４６ａと、第１の接続溝部２５０ａの一方と、第２の接続溝部３９０とにより画定される。１段目の排気部３９８と２段目の吸気部４０２は互いに連続し、第１、第２のシリンダ部１６２ａ、１６６ａ及び中間部１７０ａの内部で、外側溝部２４２ａと、内側溝部２４６ａと、複数の第１の接続溝部２５０ａとにより画定された１つの中間部を形成する。２段目の排気部４０６は、第２のシリンダ部１６２ａの内部で、外側溝部２４２ａと、内側溝部２４６ａと、第１の接続溝部２５０ａの一方と、第２の接続溝部３９０とにより画定される。別の実施形態では、１本の溝が水平中心線Ａに沿って外側溝部２４２ａを二等分し、マフラー部２６２ａに代えて１段目の吸気部３９４と、１段目の排気部３９８と、２段目の吸気部４０２と、２段目の排気部４０６のみを画定するように（即ち、図１５〜２０の中央溝部４７８と同様に）してもよい。

吸気ポート２７０ａは、バルブプレート５０ａの１段目の吸気部３９４に形成された吸気開口部２７２ａと連通している。第１のシリンダ部１６２ａには、第１のシリンダ３０ａのボア穴９８ａとの流体連通のために、それぞれが対応するフラッパ弁（図示せず）を有する第１のボア穴入口開口４１４と第１のボア穴出口開口４１８が、バルブプレート５０ａを貫通して延在するように形成される。第１のボア穴入口開口４１４は１段目の吸気部３９４に配置され、第１のボア穴出口開口４１８は１段目の排気部３９８に配置される。第２のシリンダ部１６６ａには、第２のシリンダ３４ａのボア穴９８ａとの流体連通のために、それぞれが対応するフラッパ弁（図示せず）を有する第２のボア穴入口開口４２２と第２のボア穴出口開口４２６が、バルブプレート５０ａを貫通して延在するように形成される。第２のボア穴入口開口４２２は２段目の吸気部４０２に配置され、第２のボア穴出口開口４２６は２段目の排気部４０６に配置される。安全弁支持凹部２９０ａが中間部に形成され、安全弁（図３に示される安全弁２９４と同様のもの）を収容している。また、図示していないが、２段目の排気部４０６は、別の安全弁を支持するための凹部を含んでもよい。

図１２を参照すると、ヘッドカバー５４ａの壁３１０ａは、ヘッドカバー５４ａの外周に沿って延在する外壁３１４ａと、外壁３１４ａの外周内に配置される内壁３１８ａと、第１及び第２のシリンダ部１８６ａ、１９０ａ内で内壁３１８ａと外壁３１４ａとを接続する複数の第１の連結壁３２２ａとを含む。一連の壁３１０ａは、中間部１９４ａにおいて内壁３１８ａと外壁３１４ａとの間に垂直中心線Ｄに沿って延在する第２の連結壁４３４を更に含む。一連の壁３１０ａと底面３０６ａとが、１段目の吸気流路４３８と、１段目の排気流路４４２と、２段目の吸気流路４４６と、２段目の排気流路４５０と、マフラー流路３３４ａとを形成する。バルブプレート５０ａと同様に、１段目の吸気流路４３８は、第１のシリンダ部１８６ａの内部において、外壁３１４ａと、内壁３１８ａと、第１の連結壁３２２ａの一方と、第２の連結壁４３４とにより画定される。１段目の排気流路４４２と２段目の吸気流路４４６は互いに連続し、第１、第２のシリンダ部１８６ａ、１９０ａ及び中間部１９４ａの内部において、外壁３１４ａと、内壁３１８ａと、複数の第１の連結壁２５０ａとにより画定された１つの中間流路を形成する。２段目の排気流路４５０は、第２のシリンダ部１９０ａの内部で、外壁３１４ａと、内壁３１８ａと、第１の連結壁３２２ａの一方と、第２の連結壁４３４とによって形成される。

一連の壁３１０ａは溝２３８ａに対応し、バルブプレート５０ａとヘッドカバー５４ａが連結された際に、１段目の吸気部３９４、１段目の排気部３９８、２段目の吸気部４０２、２段目の排気部４０６及びマフラー部２６２ａが、それぞれ１段目の吸気流路４３８、１段目の排気流路４４２、２段目の吸気流路４４６、２段目の排気流路４５０及びマフラー流路３３４と位置合わせされ、図１３〜１４に示すように、１段目の吸気チャンバ４５８、１段目の排気チャンバ４６２、２段目の吸気チャンバ４６６、２段目の排気チャンバ４７０及びマフラーチャンバ３５０ａをそれぞれ形成する。１段目の吸気チャンバ４５８は、吸気開口部２７２ａと第１のボア穴入口開口４１４との間で延在し、これらを囲む。２段目の排気チャンバ４７０は、第２のボア穴出口開口４２６を囲んでいる。１段目の排気チャンバ４６２と２段目の吸気チャンバ４６６は連続し、第１のボア穴出口開口４１８と第２のボア穴入口開口４２２との間に延在し、これらを囲む中間チャンバを形成する。別の実施形態では、連結壁３２２ａは、マフラーチャンバ３５０ａを画定する代わりに水平中心線Ｂに沿って延びて合流し、ヘッドカバー５４ａの長手方向にわたって延びる１枚の壁を形成してもよい（即ち、図１５〜２０の中央壁４８２と同様）。

引き続き図１２を参照すると、マフラーチャンバ３５０ａの位置は、概して、中間チャンバと、１段目の吸気チャンバ４５８と、２段目の排気チャンバ４７０との間にあり、内壁３１８ａにより画定されるマフラーチャンバ３５０ａの周囲を中間チャンバと、１段目の吸気チャンバ４５８と、２段目の排気チャンバ４７０とが囲んでいる。よって、内壁３１８ａの第１の部分３１９ａが１段目の吸気チャンバ４５８を部分的に画定すると共に２段目の排気チャンバ４７０を部分的に画定し、内壁３１８ａの第２の部分３２０ａが中間チャンバを部分的に画定することにより、マフラーチャンバ３５０ａの幅の分だけ排気チャンバ３４６と吸気チャンバ３４２が分離される。この構成においては、マフラーチャンバ３５０ａは、１段目の吸気チャンバ４５８と、中間チャンバと、２段目の排気チャンバ４７０との間を断熱している。

引き続き図１２を参照すると、ヘッドカバー５４ａの底面３０６ａには、第２のシリンダ部１９０ａにおいて、２段目の排気チャンバ４７０から酸素供給マニホールド２２６ａまで延びる１つの排気出口通路３５８ａが形成される。また、底面３０６ａには、第２のシリンダ部１９０ａの酸素供給マニホールド２２６ａからマフラーチャンバ３５０ａまで延びる１つのマフラー入口通路３７０ａも形成される。

動作時には、第１のシリンダ３０ａのピストン１２２ａの下降ストロークの際に、周囲環境から空気が吸気ポート２７０ａを介して１段目の吸気チャンバ４５８に引き込まれる。その後、空気は、第１のボア穴入口開口４１４を介して第１のシリンダ３０ａのボア穴９８ａに引き込まれる。第１のボア穴入口開口４１４に対応するフラッパ弁により、空気は第１のシリンダ３０ａのボア穴に進入できるが、１段目の吸気チャンバ４５８には再進入できない。その後、空気は、第１のシリンダ３０ａのピストン１２２ａにより第１の圧力まで圧縮され、第１のボア穴出口開口４１８から中間チャンバ（即ち、１段目の排気チャンバ４６２及び２段目の吸気チャンバ４６６）へと押し出される。第１のボア穴出口開口４１８に対応するフラッパ弁により、空気は第１のシリンダ３０ａのボア穴９８ａから中間チャンバに出ることができるが、第１のシリンダ３０ａのボア穴９８ａには再進入できない。圧縮空気は、第２のボア穴入口開口４２２を通って第２のシリンダ３４ａのボア穴９８ａに入る。第２のボア穴入口開口４２２に対応するフラッパ弁により、空気は第２のシリンダ３４ａのボア穴９８ａに進入できるが、中間チャンバには再進入できない。その後、空気は、第２のシリンダ３４ａのピストン１２２ａにより第１の圧力よりも高い第２の圧力まで圧縮され、第２のボア穴出口開口４２６から２段目の排気チャンバ４７０へと押し出される。第２のボア穴出口開口４２６に対応するフラッパ弁により、空気は第２のシリンダ３４ａのボア穴９８ａを出て２段目の排気チャンバ４７０に進入できるが、第２のシリンダ３４ａのボア穴９８ａには再進入できない。空気は、排気チャンバ出口通路３５８ａを通って、ヘッドカバー５４ａの第２のシリンダ部１９０ａの酸素供給マニホールド２２６ａに流入する。電磁弁が第１の位置にあるときに、圧縮空気が、シーブベッド用通路３６２ａを通ってシーブベッド用凹部３６６まで流れ、そこで圧力スイング吸着により窒素と酸素が分離される。電磁弁が第２の位置にあるときに、パージされた窒素が、マフラー入口通路３７０ａを通り、任意で消音材又は前述した別の媒体を通過してマフラーチャンバ３５０ａに流入し、バルブプレート５０ａのマフラー部２６２ａ中央の排気ポート２９８ａから排出される。

図１５〜２０は、図１〜９の圧縮機１０のヘッドアセンブリ１８に代えて使用してもよい、多段かつ直列流式の実施形態に係るヘッドアセンブリ１８ｂを示す。よって、ハウジングアセンブリ１４については再度詳細には説明せず、以下では、図１５〜２０のヘッドアセンブリ１８ｂを用いた際の圧縮機１０の構造と作動の仕方における違いのみを説明する。図１〜９のヘッドアセンブリ１８と同様の構成要素及び特徴については、文字「ｂ」を加えた同様の符号で示し、再度詳細には説明しない。

図１５〜１６を参照すると、バルブプレート５０ｂの上面２３４ｂの複数の溝２３８ｂは、バルブプレート５０ｂの外周に沿って延在する外側溝部２４２ｂと、バルブプレート５０ｂの水平中心線Ａに沿って延び、上面２３４ｂの第１のシリンダ部１６２ｂと、中間部１７０ｂと、第２のシリンダ部１６６ｂとを二等分して、吸気部２５４ｂと排気部２５８ｂを画定する１本の中央溝部４７８とを含む。よって、吸気部２５４ｂと排気部２５８ｂとは、中央溝部４７８を挟んで反対側に配置される。

バルブプレート５０ｂは、吸気部２５４ｂにおいて、シリンダ３０ｂ、３４ｂにそれぞれ対応する第１及び第２のシリンダ部１６２ｂ、１６６ｂをそれぞれ貫通するボア穴入口開口２７４ｂを含む。各ボア穴入口開口２７４ｂには、対応してボア穴入口フラッパ弁（図示せず）が設けられ、これにより、吸気部２５４ｂからシリンダのボア穴９８ｂに吸気が入ることができるが、その逆はできない。バルブプレート５０ｂは、排気部２５８ｂの内部において、シリンダ３０ｂ、３４ｂにそれぞれ対応する第１及び第２のシリンダ部１６２ｂ、１６６ｂをそれぞれ貫通するボア穴出口開口２８２ｂを更に含む。各ボア穴出口開口２８２ｂには、対応してボア穴出口フラッパ弁（図示せず）が設けられ、これにより、シリンダのボア穴９８ｂから排気が出ることができるが、その逆はできない。

図１７〜２０を参照すると、ヘッドカバー５４ｂの複数の壁３１０ｂは、バルブプレート５０ｂの複数の溝２３８ｂに対応し、ヘッドカバー５４ｂの外周に沿って延在する外壁３１４ｂと、壁３１４ｂの内側においてヘッドカバー５４ｂの水平中心線Ｂに沿って延び、第１のシリンダ部１８６ｂと、中間部１９４ｂと、第２のシリンダ部１９０ｂとを二等分して、吸気流路３２６ｂと排気流路３３０ｂを形成する中央壁４８２を含む。よって、吸気流路３２６ｂと排気流路３３０ｂは、中央壁４８２を挟んで反対側に配置される。

一連の壁３１０ｂは複数の溝２３８ｂに対応し、バルブプレート５０ｂとヘッドカバー５４ｂが連結された際に、吸気部２５４ｂと排気部２５８ｂが、それぞれ吸気流路３２６ｂと排気流路３３０ｂと位置合わせされ、図１９〜２０に示すように、吸気チャンバ３４２ｂと排気チャンバ３４６ｂとをそれぞれ形成する。吸気チャンバ３４２ｂは、複数のボア穴入口開口２７４ｂの間に延在し、これらを囲む。排気チャンバ３４６ｂは、複数のボア穴出口開口２８２ｂの間で延在し、これらを囲む。

引き続き図１７〜２０を参照すると、ヘッドカバー５４ｂには、吸気通路４８６及び排気通路４９０が形成される。吸気通路４８６は、吸気通路入口４９４から吸気流路３２６ｂの内部の内側底面３０６ｂに形成された吸気通路出口４９８まで延び、周囲と吸気チャンバ３４２ｂとを連通させている（図１８及び２０）。排気通路４９０は、排気通路入口５０２から排気通路出口５０６まで延び、排気チャンバ３４６ｂと周囲とを連通させている（図１８〜１９）。排気通路４９０又は吸気通路４８６は、システム又はリザーバに接続されてもよい。排気通路４９０及び吸気通路４８６は、それぞれが、ガスが通路４８６、４９０を通過する際に消音されるような容積を有している。あるいは、消音材が、排気通路４９０及び吸気通路４８６の一方又は両方の内側に少なくとも部分的に内張り又は配置されてもよい。いくつかの実施形態では、通路４８６、４９０の一方又は両方に、ヘッドカバー５４の通路４８６、４９０を画定する複数の壁のいずれかから延びる複数のバッフルが含まれてもよい。この場合、排気通路４９０及び吸気通路４８６の一方又は両方が、ヘッドカバー５４ｂと一体形成されたマフラーチャンバとして更に使用されてもよい。いくつかの実施形態では、通路４８６、４９０の一方又は両方の内部に濾過材が配置されてもよい。

動作時には、第１及び第２のシリンダ３０ｂ、３４ｂのピストン１２２ｂの下降ストロークの際に、周囲環境から空気が吸気通路入口４９４を介して吸気通路４８６に引き込まれ、その後、吸気通路出口４９８を介して吸気チャンバ３４２ｂに入る。任意で、空気は、吸気通路４８６内で消音材又は前述した別の媒体を通過する。そして、空気は、各ピストン１２２ｂの移動方向に応じて、第１及び第２のシリンダ３０ｂ、３４ｂのそれぞれのボア穴９８ｂへと対応するボア穴入口開口２７４ｂを介して交互に引き込まれる。入口フラッパ弁により、空気は吸気チャンバ３４２ｂからボア穴９８ｂに進入できるが、ボア穴９８ｂから吸気チャンバ３４２ｂには再進入できない。その後、空気は、ピストン１２２ｂの上昇ストロークによりボア穴９８ｂ内で圧縮され、より高圧となって出口フラッパ弁を介して各ボア穴出口開口２８２ｂから押し出される。出口フラッパ弁により、圧縮空気はボア穴９８ｂに再進入できない。圧縮空気は、第１及び第２のシリンダ３０ｂ、３４ｂのそれぞれのボア穴出口開口２８２ｂを出て排気チャンバ３４６ｂに入る。各シリンダ３０ｂ、３４ｂのボア穴９８ｂを出た後、圧縮空気は排気チャンバ３４６ｂ内で再合流し（その度合いはドライブシャフト６６ｂの回転速度によって異なるが）、排気チャンバ３４６ｂから排気通路入口５０２を介して排気通路４９０に流入する。圧縮空気は、排気通路出口５０６から排出される前に排気通路４９０を通過する。任意で、空気は、排気通路４９０内で消音材又は前述した別の媒体を通過する。

図２１〜２５は、排気チャンバが１つである実施形態に係る圧縮機１０ｃ用のヘッドアセンブリ１８ｃを示す。同様の構成要素及び特徴については、文字「ｃ」を加えた同様の符号で示し、再度詳細には説明しない。特に、ハウジングアセンブリ１４は、以下で詳細に説明するいくつかの特徴を除いて、図１〜９のハウジングアセンブリと略同一である。

図２１〜２２を参照すると、端部ハウジング２６ｃは、それぞれに吸気ポート５１０が設けられている。ハウジングアセンブリ１４ｃは、端部ハウジング２６ｃにそれぞれ連結されて各端部ハウジング２６ｃ内に吸気チャンバ５１８を形成するエンドキャップ５１４を更に含む。各ピストン１２２ｃにはボア穴入口開口５２２が設けられ、これに対応して、ピストン１２２ｃの上昇ストロークではなく下降ストロークの際に空気をボア穴９８ｃに進入させるフラッパ弁（図示せず）が設けられている。

図２３〜２５を参照すると、バルブプレート５０ｃは、第１、第２のシリンダ部１６２ｃ、１６６ｃ及び中間部１７０ｃの外周に沿って延在する複数の溝２３８ｃを含む。バルブプレート５０ｃは上面２３４ｃを有し、また、バルブプレート５０ｃから下方に延びて複数のボア穴９８ｃ内に入る複数の突出部と、これらに対応する複数の凹部とを含む。溝２３８ｃは、バルブプレート５０ｃの第１、第２のシリンダ部１６２ｃ、１６６ｃと中間部１７０ｃとの間で連続する排気部５３０を画定する。第１及び第２のシリンダ部１６２ｃ、１６６ｃのそれぞれには、対応するボア穴出口フラッパ弁５４２を有するボア穴出口開口５３４がバルブプレート５０ｃを貫通して形成され、各ボア穴と流体連通している（図２３）。排気ポート２９８ｃと流体連通する排気開口部５３８が、バルブプレート５０ｃの中間部１７０ｃにおいて排気部５３０から延びて外へとつながっている。

ヘッドカバー５４ｃは、ヘッドカバー５４ｃの第１、第２のシリンダ部１８６ｃ、１９０ｃ及び中間部１９４ｃの外周に沿って延在する排気流路５５０を画定する外壁３１４ｃを含む。ヘッドカバー５４ｃの外壁３１４ｃは、バルブプレート５０ｃの複数の溝２３８ｃに対応し、バルブプレート５０ｃとヘッドカバー５４ｃが連結された際に、排気部５３０と排気流路５５０が排気チャンバ５５４を形成する。排気チャンバ５５４は、排気ポート２９８ｃの排気開口部５３８とボア穴出口開口５３４との間で延在し、これらを囲む。ガスケット（図示せず）を複数の溝２３８ｃに収容して外壁３１４ｃにより押圧し、排気チャンバ５５４を密閉してもよい。

動作時には、各ピストン１２２ｃの下降ストロークの際に、周囲環境から空気が複数の端部ハウジング２６ｃの複数の吸気ポート５１０を介して各吸気チャンバ５１８に引き込まれる。その後、空気は、ピストン１２２ｃのボア穴入口開口５２２を介してシリンダ３０ｃ、３４ｃのそれぞれのボア穴９８ｃへと引き込まれる。入口フラッパ弁により、空気はボア穴９８ｃに進入できるが、吸気チャンバ５１８には再進入できない。空気は、ピストン１２２ｃが上昇ストロークする際にボア穴９８ｃ内で圧縮される。圧縮空気は、ボア穴出口開口５３４から排気チャンバ５５４へと押し出される。出口フラッパ弁５４２により、空気は排気チャンバ５５４には進入できるが、ボア穴９８ｃに再進入できない。第１及び第２のシリンダ３０ｃ、３４ｃの両方からの圧縮空気は、第１及び第２のシリンダ３０ｃ、３４ｃを流体接続する排気チャンバ５５４内で合流する。その後、第１及び第２のシリンダ３０ｃ、３４ｃの両方からの圧縮空気は、排気ポート２９８ｃを介して排気チャンバ５５４を出る。

図示していないが、排気チャンバ５５４の内部に複数のバッフルを配置し、圧縮空気が複数のボア穴出口開口５３４から排気ポート２９８ｃへと流れる経路を遠回りさせて消音を行ってもよい。複数のバッフルは、中間部１９４ｃと第１のシリンダ部１８６ｃとの間及び中間部１９４ｃと第２のシリンダ部１９０ｃとの間で、ヘッドカバー５４ｃから下方に、又は、バルブプレート５０ｃから上方に延びてもよい。あるいは、圧縮ガスが出口開口５３４から排気ポート２９８ｃまで排気チャンバ５５４を通過する際に消音されるように、排気チャンバ５５４に消音材が含まれる又は内張りされてもよい。

更に別の実施形態では、ヘッドアセンブリのバルブプレートとヘッドカバーは、様々な流れ構造が容易に実施できる任意の配置であってもよい。更なる一実施形態では、ヘッドアセンブリは、第１のシリンダに圧力駆動ポンプを、第２のシリンダに真空駆動ポンプを有するように構成されてもよい。つまり、バルブプレートとヘッドカバーの第１のシリンダ部は、互いに対応する複数の壁と複数の溝とを有し、これらの組み合わせによって吸気チャンバと排気チャンバとを形成し、バルブプレートとヘッドカバーの第２のシリンダ部は、互いに対応する複数の壁と複数の溝とを有し、これらの組み合わせによって、吸気チャンバと排気チャンバとを形成する。かかる構成においては、第１及び第２のシリンダ部のそれぞれの吸気及び排気チャンバが互いに独立しているため、一方を圧力駆動ポンプとし、他方を真空駆動ポンプとすることができる。あるいは、第１のシリンダ部が排気チャンバのみを形成して吸気をピストンの下方で行い、及び／又は、第２のシリンダ部が吸気チャンバのみを形成して排気をピストンの下方で行うようにしてもよい。

別の実施形態では、ヘッドアセンブリを多段圧縮機用として構成し、第１のシリンダの吸気をピストンの下方で行ってもよい。つまり、バルブプレートとヘッドカバーが互いに対応する複数の壁と複数の溝とを有し、これらにより、第１のシリンダ部の１段目の排気チャンバと第２のシリンダ部の第２段吸気チャンバが互いに連続して形成される。また、対応する複数の壁と複数の溝は、第２のシリンダ部に２段目の排気チャンバも形成する。

更に別の実施形態では、ヘッドアセンブリを、第１のシリンダの吸気をピストンの下方で行う多段圧力／真空圧縮機用として構成してもよい。つまり、バルブプレートとヘッドカバーには互いに対応する複数の壁と複数の溝が形成され、これらにより、第１のシリンダ部の１段目の排気チャンバと第２のシリンダ部の第２段吸気チャンバが互いに連続して形成される。

また更に別の実施形態では、１つのボア穴と対応するピストンを備えた１つのシリンダハウジングを有する圧縮機が提供される。この圧縮機は、バルブプレートとヘッドカバーを有するヘッドアセンブリを更に含む。バルブプレートは、吸気部と、排気部と、並びに、吸気部と排気部との間に配置され、一連の溝によって画定されるマフラー部を有する。吸気部は、バルブプレートを貫通するボア穴入口開口を有し、排気部は、バルブプレートを貫通するボア穴出口開口を有する。ボア穴入口開口とボア穴出口開口は、それぞれが対応するフラッパ弁を有する。ヘッドカバーは、吸気流路と、排気流路と、マフラー流路とを形成するヘッドカバー面から延びる複数の壁を有し、マフラー流路は、吸気部と、排気部と、マフラー部とに対応し、ヘッドカバーはバルブプレートが協働して、吸気チャンバと、排気チャンバと、マフラーチャンバとを形成する。この構成におけるマフラーチャンバは、排気チャンバと吸気チャンバとによって囲まれている。マフラーチャンバには、断熱材又は防音材が含まれる又は内張りされてもよい。ヘッドカバーには、吸気チャンバへと延在する吸気ポートと、マフラーチャンバから導出される排気ポートが形成される。更に、ヘッドカバーには、排気チャンバからマフラーチャンバまで延びる通路が形成される。動作時においては、空気は、ボア穴入口開口を介してボア穴に入る前に吸気ポートから吸気チャンバへと引き込まれる。空気は、ボア穴出口開口から排気チャンバに押し出される前に圧縮される。その後、空気は、通路を通って排気ポートの前に設けられたマフラーチャンバに流入する。ヘッドカバーが酸素濃縮器を含み、パージされた窒素がマフラーチャンバを通って移動するようにしてもよい。

図示する実施形態のヘッドアセンブリはシリンダが２本の圧縮機用であるが、別の実施形態では、ヘッドアセンブリは、任意の数のシリンダを有する圧縮機に対応するように任意の数のシリンダ部を含んでもよい。また、当業者であれば、本開示がヘッドアセンブリを含むポンプ及び他の同様の機器にも同様に適用されることを認識するであろう。

本開示の例示的な実施形態を上記に説明してきたが、これらの説明が限定的な意味で解釈されるべきではない。むしろ、本開示の範囲から逸脱することなく、いくつかの変更及び変形を行うことができる。

様々な特徴及び利点が、添付の特許請求の範囲に記載される。

１０、１０ｃ圧縮機
１４、１４ｃハウジングアセンブリ
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃヘッドアセンブリ
２２モータスリーブ
２６、２６ｃ端部ハウジング
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ第１のシリンダ
３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ第２のシリンダ
３８打抜き穴
４２対向端部
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃプレート
５４、５４ａ、５４ｂ、５４ｃヘッドカバー
６２モータ
６６ドライブシャフト
７０円周フランジ
７４逃げ部
７８軸受
８６シリンダ延長部
９０支持床
９４シリンダスリーブ
９８、９８ａ、９８ｂ、９８ｃボア穴
１０２開口部
１０６側壁
１１０ハウジングボス部
１１４Ｏリング
１２２、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃピストン
１２６偏心器
１３０遠位端
１３４ロッド
１３８軸受
１４２カウンターウェイト
１４６周辺封止部
１５０ファン
１６２、１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ第１のシリンダ部
１６６、１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃ第２のシリンダ部
１７０、１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ中間部
１７４支持ボス部
１７８中間ボス部
１８０中間ボス部
１８６、１８６ａ、１８６ｂ、１８６ｃ第１のシリンダ部
１９０、１９０ａ、１９０ｂ、１９０ｃ第２のシリンダ部
１９４、１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ中間部
１９８取り付けボス部
２１０第１の固着具
２１４第２の固着具
２２２、２２２ａシーブベッド台座
２２６、２２６ａ酸素供給マニホールド
２３４、２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃ上面
２３８、２３８ａ、２３８ｂ、２３８ｃ溝
２４２、２４２ａ、２４２ｂ外側溝部
２４６、２４６ａ内側溝部
２５０接続溝部
２５０ａ第１の接続溝部
２５２ガスケット
２５４、２５４ｂ吸気部
２５８、２５８ｂ排気部
２６２、２６２ａマフラー部
２７０、２７０ａ吸気ポート
２７２、２７２ａ吸気開口部
２７４、２７４ｂボア穴入口開口
２７８ボア穴入口フラッパ弁
２８２、２８２ｂボア穴出口開口
２８６ボア穴出口フラッパ弁
２９０、２９０ａ安全弁支持凹部
２９４圧力安全弁
２９８、２９８ａ、２９８ｃ排気ポート
３０６、３０６ａ、３０６ｂ底面
３１０、３１０ａ、３１０ｂ壁
３１４、３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ外壁
３１８、３１８ａ内壁
３１９、３１９ａ第１の部分
３２０、３２０ａ第２の部分
３２２連結壁
３２２ａ第１の連結壁
３２６、３２６ｂ吸気流路
３３０、３３０ｂ排気流路
３３４、３３４ａマフラー流路
３４２、３４２ｂ吸気チャンバ
３４６、３４６ｂ排気チャンバ
３５０、３５０ａマフラーチャンバ
３５２マフラー膨張部
３５８、３５８ａ排気出口通路
３６２、３６２ａシーブベッド用通路
３６６シーブベッド用凹部
３７０、３７０ａマフラー入口通路
３７４屈曲
３７６屈曲部
３８２シリンダーカバー
３９０第２の接続溝部
３９４１段目の吸気部
３９８１段目の排気部
４０２２段目の吸気部
４０６２段目の排気部
４１４第１のボア穴入口開口
４１８第１のボア穴出口開口
４２２第２のボア穴入口開口
４２６第２のボア穴出口開口
４３４第２の連結壁
４３８１段目の吸気流路
４４２１段目の排気流路
４４６２段目の吸気流路
４５０２段目の排気流路
４５８１段目の吸気チャンバ
４６２１段目の排気チャンバ
４６６２段目の吸気チャンバ
４７０２段目の排気チャンバ
４７８中央溝部
４８２中央壁
４８６吸気通路
４９０排気通路
４９４吸気通路入口
４９８吸気通路出口
５０２排気通路入口
５０６排気通路出口
５１０吸気ポート
５１４エンドキャップ
５１８吸気チャンバ
５２２ボア穴入口開口
５３０排気部
５３４ボア穴出口開口
５３８排気開口部
５４２ボア穴出口フラッパ弁
５５０排気流路
５５４排気チャンバ
Ａ水平中心線
Ｂ水平中心線
Ｃ垂直中心線
Ｄ垂直中心線

Claims

第１のボア穴を含む第１のシリンダハウジングと、
第２のボア穴を含む第２のシリンダハウジングと、
ドライブシャフトを有するモータと、
前記ドライブシャフトに連結されて前記第１のボア穴に収容される第１のピストンと、
前記ドライブシャフトに連結されて前記第２のボア穴に収容される第２のピストンと、
第１のシリンダ部と、第２のシリンダ部と、前記第１のシリンダ部と前記第２のシリンダ部との間に配置される第３の部分とを含み、前記第１のシリンダ部を貫通する第１の開口と前記第２のシリンダ部を貫通する第２の開口とを有するバルブプレート面を更に含み、前記第１の開口が前記第１のボア穴と流体連通し、前記第２の開口が前記第２のボア穴と流体連通するように、前記第１のシリンダ部が前記第１のシリンダハウジングに連結され、前記第２のシリンダ部が前記第２のシリンダハウジングに連結されるように構成されるバルブプレートと、
ヘッドカバー面を含むヘッドカバーと、
前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの一方から延在して流路を形成する少なくとも１つの壁と、を備え、
前記流路が前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの他方と協働し、前記バルブプレートの前記第１のシリンダ部の前記第１の開口と前記第２のシリンダ部の前記第２の開口との間に延在し、これらを囲むチャンバを形成するように、前記ヘッドカバーが前記バルブプレートに連結されることを特徴とする、多気筒式の圧縮機又はポンプ。
前記バルブプレートは、前記第１及び第２のシリンダハウジングの複数のボス部によって前記第１及び第２のシリンダハウジングに連結される、請求項１に記載の多気筒式の圧縮機又はポンプ。
前記ヘッドカバーは、固着具を介して前記バルブプレートに連結される、請求項２に記載の多気筒式の圧縮機又はポンプ。
前記バルブプレートと前記ヘッドカバーのうちの一方が、吸気ポートを画定する、請求項１に記載の多気筒式の圧縮機又はポンプ。
前記バルブプレートと前記ヘッドカバーのうちの一方が、排気ポートを画定する、請求項１に記載の多気筒式の圧縮機又はポンプ。
前記第１のシリンダハウジングは第２のチャンバを画定し、前記第２のシリンダハウジングは第３のチャンバを画定し、前記第２のチャンバが前記第１のボア穴と流体連通するように第３の開口が前記第１のピストンを貫通して延在し、前記第３のチャンバが前記第２のボア穴と流体連通するように第４の開口が前記第２のピストンを貫通して延在する、請求項１に記載の多気筒式の圧縮機又はポンプ。
前記バルブプレート面は、前記第１のシリンダ部を貫通する第３の開口と、前記第２のシリンダ部を貫通する第４の開口とを更に含み、前記少なくとも１つの壁は、前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの一方と共に第２の流路を形成し、前記第２の流路が前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの他方と協働し、前記バルブプレートと前記ヘッドカバーが連結されたときに、前記第３の開口と前記第４の開口との間に延在し、これらを囲む第２のチャンバを形成する、請求項１に記載の多気筒式の圧縮機又はポンプ。
前記少なくとも１つの壁は、前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの一方と共に第３の流路を形成し、前記第３の流路が、前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの他方と協働して、前記バルブプレートと前記ヘッドカバーが連結されたときに、第３のチャンバを形成し、前記第３のチャンバは、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間に配置される、請求項７に記載の多気筒式の圧縮機又はポンプ。
前記第３のチャンバは、少なくとも部分的に消音材が内張りされる、請求項８に記載の多気筒式の圧縮機又はポンプ。
前記バルブプレートは、前記第１のボア穴と流体連通する前記第１のシリンダ部を貫通する第３の開口と、前記第２のボア穴と流体連通する前記第２のシリンダ部を貫通する第４の開口とを更に含み、前記少なくとも１つの壁は、前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの一方と共に第２の流路及び第３の流路を形成し、前記第２の流路が前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの他方と協働して第２のチャンバを形成し、前記第３の流路が前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの他方と協働して第３のチャンバを形成し、前記第３の開口は前記第２のチャンバに配置されて囲まれ、前記第４の開口は前記第３のチャンバに配置されて囲まれている、請求項１に記載の多気筒式の圧縮機又はポンプ。
第１のシリンダ部と、第２のシリンダ部と、前記第１のシリンダ部と前記第２のシリンダ部との間に配置される第３の部分とを含み、前記第１のシリンダ部を貫通する第１の開口と、前記第２のシリンダ部を貫通する第２の開口とを有するバルブプレート面を更に含むバルブプレートと、
ヘッドカバー面を含むヘッドカバーと、
前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの一方から延在して流路を形成する少なくとも１つの壁とを備え、
前記流路が前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの他方と協働し、前記バルブプレートの前記第１のシリンダ部の前記第１の開口と前記第２のシリンダ部の前記第２の開口との間に延在し、これらを囲むチャンバを形成するように、前記ヘッドカバーが前記バルブプレートに連結するように構成されることを特徴とする、第１及び第２のシリンダを備えた多気筒式の圧縮機又はポンプ用のヘッドアセンブリ。
前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの一方によって溝が画定され、前記少なくとも１つの壁が前記溝と協働する、請求項１１に記載のヘッドアセンブリ。
前記バルブプレートと前記ヘッドカバーのうちの一方が、吸気ポートを画定する、請求項１１に記載のヘッドアセンブリ。
前記バルブプレートと前記ヘッドカバーのうちの一方に、排気ポートが設けられる、請求項１１に記載のヘッドアセンブリ。
前記バルブプレート面は、前記第１のシリンダ部を貫通する第３の開口と、前記第２のシリンダ部を貫通する第４の開口とを更に含み、前記少なくとも１つの壁は、前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの一方と共に第２の流路を形成し、前記第２の流路が前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの他方と協働し、前記バルブプレートと前記ヘッドカバーが連結されたときに、前記第３の開口と前記第４の開口との間に延在し、これらを囲む第２のチャンバを形成する、請求項１１に記載のヘッドアセンブリ。
前記少なくとも１つの壁は、前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの一方と共に第３の流路を形成し、前記第３の流路が前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの他方と協働し、前記バルブプレートと前記ヘッドカバーが連結されたときに、第３のチャンバを形成し、前記第３のチャンバは、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバの間に配置される、請求項１５に記載のヘッドアセンブリ。
前記第３のチャンバは、少なくとも部分的に消音材が内張りされる、請求項１６に記載のヘッドアセンブリ。
前記バルブプレート面の前記第１のシリンダ部は、前記バルブプレートの前記第１のシリンダ部を貫通する第３の開口と、前記第２のシリンダ部を貫通する第４の開口とを更に含み、前記少なくとも１つの壁は、前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの一方と共に第２の流路及び第３の流路を形成し、前記バルブプレートと前記ヘッドカバーが連結されたときに、前記第２の流路が、前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの他方と協働し、第２のチャンバを形成すると共に、前記第３の流路が、前記バルブプレート面と前記ヘッドカバー面のうちの他方と協働し、第３のチャンバを形成し、前記第３の開口は前記第２のチャンバに配置されて囲まれ、前記第４の開口は前記第３のチャンバに配置されて囲まれている、請求項１１に記載のヘッドアセンブリ。
前記少なくとも１つの壁は、前記バルブプレートと前記ヘッドカバーのうちの一方と一体的に形成された単一の部品である、請求項１１に記載のヘッドアセンブリ。
第１のボア穴を画定する第１のシリンダハウジングと、
第２のボア穴を画定する第２のシリンダハウジングと、
前記第１及び第２のシリンダハウジングに連結可能なヘッドアセンブリと、を備え、
前記ヘッドアセンブリは、前記第１及び第２のボア穴と流体連通するチャンバを協働して形成するように構成されたバルブプレートとヘッドカバーとを含み、前記バルブプレートは前記第１及び第２の両ボア穴の上方に配置されることを特徴とする、多気筒式の圧縮機又はポンプ。
前記少なくとも１つの壁は、前記バルブプレートと前記ヘッドカバーのうちの前記一方から独立して形成される、請求項１１に記載のヘッドアセンブリ。