JP4482337B2 - ピストンポンプ - Google Patents

Description

本発明はポンプに関し、特に小型ピストンポンプに関する。

酸素濃縮器に使用されるような医療用途のポンプは一般に家庭や病院で手軽に動作させるため小型で静寂であることが要求される。作動空気を適切に消音することおよびポンプの動作中振動を減少させることが重要である。

従来のポンプの１つの問題は、ピストンが往復するにつれて、特に、ポンプが不適当にバランスされている場合、ポンプから過大な雑音や振動を発生することである。対向型ピストンポンプにおける問題の一つの理由はピストンがピストンの複数の連結棒間の単一の保持具又は偏心素子によりドライブシャフトに結合されることである。通常、偏心素子は、ピストンをドライブシャフトに搭載するため、偏心素子の各サイドから軸方向に伸びているドライブシャフトおよび２個の突起部又は膨出部に搭載されている。モーメント又は動揺偶力は、ドライブシャフトが複数のピストン間の軸方向の間隙のため回転するにつれて、発生する。

従来のポンプでの別の問題はクランクケースとシリンダをシールしていることである。シリンダをクランクケース又はバルブヘッドに不適切にシールすると加圧空気がポンプの外部に漏洩し、ポンプ効率を減少させ、雑音を発生させる。典型的なシーリング構成はリークしやすく、またはバルブプレートに高価な機械加工操作を要求する。さらに、多くのクランクケースは組み立て中にピストンをクランクケースに容易に滑り込ませるのを可能にするため開口ネック付で製造される。典型的には、ネック部の開口部は湾曲した外部表面を有するシリンダで終端する。この構造はクランクのシーリングを困難にし、典型的には、クランクケースの端部のシーリングの他に分離したシールを要求し、アセンブリの複雑さを増し、ネック部と端部シール間に潜在的なリーク通路を形成する。

従来のポンプの他の問題はバルブストップが動作中過大な雑音を発生することである。典型的には、薄いフラッパバルブがバルブヘッドの吸気ポートと排気ポートを制御するために使用される。排気ポートは圧縮空気の力で開くので、バルブストップはバルブを支持するため且つ弾性範囲を超過して伸びるのを防止するために使用される。通常、ストップは、バルブのネック部よりバルブプレートからより遠くのバルブの先端を支持するため、バルブプレートから急に立ち上がる裏面を有する。バルブは通常金属であり、ストップは金属又はプラスチックであるが、どちらの場合も、２つの表面間の急速な接触は医療用途で受け入れられないコツコツ又はカタカタ音を発生する。他の問題は薄い平らなフラッパバルブはフラッパとストップ間の表面吸引力に屈し、ストップに「固着」し、且つ開口状態になる。

低雑音ポンプの設計に直面する他の問題はバルブヘッドの吸気室および／又は排気室を適切に消音することである。これは消音器素子をバルブヘッド方向又は適切なホースを介して取り付けることにより実施される。他の技術は排気空気をピストンヘッドの非圧力側のクランクケースに流すことである。この場合、もしクランクケースが閉じられ、ピストンが同相にあれば、クランクケースは通常ポンプで脈動の発生を回避するため消音器を通して通気される。後者の技術を採用しても、バルブヘッド類は通常クランクケースに対して又はホースの端部で直接搭載された消音器を介して通気されるクランクケースに伸びるホースを介して排気される。

したがって、前述の問題に対処する改良されたポンプが要求される。

一態様によれば、本発明はポンプのためのピストン付ドライブシャフトアセンブリを提供するものである。このアセンブリは各々がヘッドおよび連接棒を有する第１および第２ピストンを有する。連接棒は第１および第２開口部を有する。第１および第２ベアリングは連接棒の第１および第２開口部にはめ込まれる。第１および第２偏心素子は第１および第２ベアリングの開口中央部にはめ込まれる。偏心素子の各々は、軸方向貫通孔を有し、連接棒が軸方向にずれ互いにほぼ近傍にある状態でピストンがドライブシャフトに搭載されるように、対応するピストン連接棒の面より実質的に遠くない位置に軸方向に一方に伸びる。

好ましい形態において、偏心素子は各々ディスク形状であり、実質的に連接棒の軸方向寸法以下の軸方向寸法を有する。好ましくは、ピストン連接棒は１／１６インチ以下に離間したドライブシャフトに搭載されている。偏心素子は好ましくはベアリングの内レースに圧入される。ピストンが異なる質量を有する場合、例えば、１つのピストンがより大きなピストンヘッドを有する場合、カップ保持具素子はピストンによりドライブシャフトに作用する素子を平衡状態近傍にもたらすため重み付けされた異なる質量を有する。より重い保持具は各ピストンアセンブリの全質量を平衡にするためより軽量なピストン連接棒およびパンと共に使用される。これを実施するための１つの方法は異なるサイズおよび／又は材料の保持具を製造することである。例えば、１つの保持具は亜鉛、および他のマグネシウム又はアルミニウムである。

本発明の他の態様において、シリンダシールアセンブリが提供される。シリンダは放射状にテーパした傾斜周辺表面を規定する円状端部を有する。傾斜表面はシール、好ましくは、弾性Ｏリングを受けるように形成された周辺溝を有する。このアセンブリは好ましくはシールが座るシリンダの傾斜表面に対応する傾斜角で円形表面を規定する円形凹部を有するバルブプレートに取り付けられる。

本発明の他の態様において、開口端部と開口端部からネック部に垂直に伸びるシリンダに伸びるネック開口部を有する、開放ネック型クランクケースを収納するためのアセンブリを提供する。このアセンブリは強固な受け板により支持された弾性シールを有する。シールはクランクケースの開口端部と接触し、ネック開口部に伸び且つシリンダに突き当たる輪郭シーリング表面を有するプラグ区画を有する。受け板はクランクケースの開口端をカバーし、シールのプラグ区画に接触するプラグ支持部を有する。

好ましい形態において、シールはその中央部で開口であり、クランクケースの開口表面を封止するようにクランクケース内に伸びている。シールは好ましくは弾性であり、シールの深さはシールに頑丈さを与える。シールは各々がクランクケースのネック部で開口するためのプラグ区画を有する。プラグ区画のシーリング表面は凹状であり、プラグ区画は受け板のプラグ支持部により係合するシーリング表面と対向するレッジを持つように形成される。対向する２つのシリンダポンプにおいて、シールとカバーは２つのプラグ区画と１８０度離間した２つのプラグ支持部を有する。シールはクランクケース内に形成された開口端部チャンネルと整合する１つ又は複数のチャンネルプラグ領域を有し、且つ受け板はチャンネルプラグを支持するための放射状に伸びるタブを有する。チャンネルプラグはチャンネルを閉じるだけでなく、クランクケースの表面のシールを正しく中央に合わせ且つ指向させるのを支援する。

本発明の他の態様において、フラッパバルブを保持し且つ支持するためのバルブストップを提供する。バルブストップはバルブプレートに対する取り付け又はバルブヘッドの一部として成型されるべき本体と、本体から伸びる縮小する寸法のアームと、本体の裏面から離間した裏面を有しかつ少なくとも２個の離間したローブ（突出部）を有するハンドとを有する。好ましくは、バルブストップは３ローブドハンドを有し、その裏面が各アームからテーパしている２個のアームを有する。ローブは好ましくは等角度で離間している。本体はさらに複数のアーム間に伸びる整合タブを規定する。

本発明の更なる態様は１つ又は複数のバルブヘッドからクランクケース又は他のバルブヘッドに空気を通すための１つ又は複数のトランスファチューブを有するポンプを提供することである。特に、ポンプはモータの片側に配置された２つのピストンを有する１８０度対向型ピストンポンプである。ポンプは室、シリンダ、およびトランスファ開口部を規定するクランクケースを有する。バルブプレートはシリンダに搭載されている。バルブプレートはシリンダ内部の作用空気と連通する吸気ポートと排気ポートを有する。吸気ポートと排気ポートはバルブプレートに搭載されたバルブにより開閉される。バルブヘッドは吸気ポートを排気ポートから分離するため且つ吸気室と排気室を規定するためバルブプレートに搭載される。バルブプレートは室の１つに配置されたトランスファポートを有する。トランスファポートはバルブプレートトランスファポートとクランクケーストランスファ開口部間に接続される。

マルチシリンダポンプは各シリンダのバルブプレート内の１つ又は複数のトランスファポートに接続されたマルチトランスファチューブを備えることができる。例えば、トランスファチューブは吸気又は排気ポートをクランクケースの内部に、又は複数の排気室を共に、および又は複数の吸気室を共に、又は１つのバルブヘッドの排気室を他のバルブヘッドの吸気室に結合できる。

クランクケースはトランスファチューブが接続される１つ又は複数のトランスファ開口部から伸びる一体通路を形成できる。通路は同相でクランクケースに開口し又は１つのバルブヘッドの１つ又は複数の室を他のバルブヘッドの室と結合するため複数のトランスファ開口部間に伸びる。

好ましい形態において、通路とトランスファチューブは対向する平坦な側壁を有する。トランスファチューブはバルブプレートとクランクケースから分離可能であり、またはクランクケース又はバルブプレート又は両者の一体部品として形成可能である。弾性シールはトランスファチューブの端部とクランクケース内のトランスファ開口部間におよび／又は、必要に応じて、バルブプレート内の吸気ポートと排気ポート間に配置される。トランスファチューブは弾性材料から製造され、およびトランスファポートにはめ込むために形成される段状端部を有する。好ましくは、トランスファチューブはバルブプレートとクランクケース間にクランプされる。

本発明は相当な雑音低減および改良された効率を有する小型ポンプを提供する。本発明のこれらと他の利点は詳細な記述と図面から明らかになる。以下は本発明の好ましい実施例の記述である。好ましい実施例が本発明の範囲内の実施例のみとして意図されていないので、本発明の完全な範囲を得るためには特許請求の範囲に注意が払われるべきである。

図１から図４は本発明に従ったポンプ３０を示している。一般的に、ポンプ３０は２個のピストンアセンブリ３８および３９を含む容器又はクランクケース３６の上部開口部３４内で反転状態で搭載されたモータ３２を有する。２個のシリンダ４０と４１は側部開口部４２および４３内のクランクケース３６に搭載される。バルブプレート４４および４５およびバルブヘッド４６および４７はシリンダ４０および４１の外端部に搭載される。カバー／シールアセンブリ４８は底端部開口部５２上のクランクケース３６の開口ネック５０に搭載されるので、クランクケースの内部はポンプが組み立てるとき完全に封じされる。

図１、図３および図５を参照すると、より具体的には、シリンダ４０および４１とバルブプレート４４および４５間のシールを改良するため、各シリンダの外部リムは保持シール５８、好ましくは、弾性Ｏリングに形成された周辺溝５６で（図５に示される）角度付けされた表面５４を規定するため放射状に且つ内方向にテーパが付けられる。バルブプレート４４および４５の各々はポンプが組み立てられるときシール５８が座る円形の傾斜表面６０を有する裏面を有する。シリンダ４０および４１は溝とバルブプレートの座間のシールを圧縮するクランクケース３６にバルブヘッド４６および４７を接続する締付け具６３によりクランクケース３６にクランプされる。この組み立ては良好な封止を提供し、Ｏリングが時間と共にバルブプレートに付着し且つバルブプレートをシリンダに固定するのを傾斜表面が減少させる有用性を促進させる。内方向に傾斜した座は追加の機械加工を必要とせずにバルブプレートの成型中に形成可能である。

図２および図６を参照すると、カバー／シールアセンブリ４８は底部開口部５２の座とクランクケース３６の開口ネック５０を改良する。独自のカバー／シールアセンブリ４８は弾性シール６４と強固な受け板６６を含む。特に、シール６４は中央開口部６８を規定し且つクランクケース３６の開口端部５２に挿入するように形成された一般的にリング形状の構造体である。シール６４はリングの反対位置で、例えば、１２時および６時の位置で２個の軸方向に伸びるネックプラグ７０および７１を規定する。ネックプラグ７０および７１はクランクケース３６のネック５０内の開口部７２および７３に挿入するように寸法合わせされかつ整形される。ネックプラグ７０および７１はシリンダ４０および４１の外部の凸状輪郭に対して合わせるように形成された凹状シーリング表面７４および７５を規定する。このシーリング表面７４および７５はネック５０とシリンダ４０および４１の交差表面にぴったり合う先頭端部を有する（図６参照）。シール６４は３時および９時の位置でリングから放射状で且つ外方向に伸びる２つのチャンネルプラグ７６および７７を規定する。これらのチャンネルプラグ７６および７７は（以下に論じられるように）クランクケース３６内に形成されたチャンネル７８および７９の端部内に挿入される。シール６４は４個の締付け具８２がカバー／シールアセンブリ４８をクランクケース３６に留められる４個の開口部８０を有する円形プレートである受け板６６により保持される。受け板６６はネックプラグ７０および７１により規定されたレッジ８８および８９と接触する湾曲端部８６および８７を有するネックプラグ７０および７１と整合された軸方向に伸びるプラグ支持部８４および８５を有する。

プラグ支持部８４および８５はネックプラグ７０および７１のシールを維持するのを助ける。しかしながら、ネックプラグ７０および７１の先頭角部はリーク通路が一時的な高圧状態を逃がすためクランクケースおよびシリンダから幾分収縮できる。シールは雑音を減少させるため空気漏れを封止するため主として低圧用途用に設計される。ネックプラグの角部は内部圧力が圧力開放として約１５ｐｓｉに達するとわずかにずれる。アセンブリは、もちろん、シールのずれを防止するためより丈夫なエラストマーを使用することにより又は受け板を改造することにより、より高圧用途にも使用できる。

図２を参照すると、ピストンアセンブリ３８および３９の各々は、（想像線で示される）保持具９６および９７により搭載されたピストンシール９４および９５および円形開口部１００および１０１を規定する連接棒９８および９９を有するパン区画を形成する、ヘッド９２および９３付のピストン９０および９１を含んでいる。（それぞれ外部レース１０６および１０７に対して回転可能な内部レース１０４および１０５を有する）ベアリング１０２および１０３は外部レースを連接棒９８および９９に挿入するため開口部１００および１０１に圧入される。円形偏心素子１０８および１０９はそれらを内部レース１０４および１０５に固定するためベアリングの開口部１００および１０１に圧入される。偏心素子１０８および１０９は中央部から半径方向にずれた貫通孔１１２および１１３を有する。

図７、図８、図１１および図１２を参照すると、ピストンアセンブリ３８および３９はそれぞれ偏心素子１０８および１０９の貫通孔１１２および１１３に１つずつモータ３２のドライブシャフト１０４に圧入される。ドライブシャフト１１４はベアリング１１６によりクランクケース３６に軸支される。クランクケース開口部４２および４３およびシリンダ４０および４１は各ピストンアセンブリ３８および３９の異なる軸方向位置を占めるため幾分ずれているので、ピストン９０はシリンダ４０のセンターラインに沿って往復運動し、ピストン９１は各アセンブリのピストンシール９４および９５がシリンダの内部表面と共に滑動シールを形成ようにシリンダ４１のセンターラインに沿って往復運動する。

重要なことは、ピストン９０および９１の連接棒９８および９９はドライブシャフト１１４上に搭載されるので、連接棒９８および９９は実質的に互いに１／８インチ以内（好ましくは、１／１６インチ以下）に接近している又はできるだけ近接している。好ましくは、ピストンは連接棒間の空隙をもってできるだけ近接してドライブシャフト上に搭載されている。これはピストンアセンブリ３８又は３９の軸ずれによるドライブシャフト１１４回りのモーメント又は動揺偶力を減少させるためである。あるモーメントが残る場合、この構成はピストン間にシャフト上に他の素子（偏心又は別法）が無い従来技術以上の重要な改善を提供するので、軸ずれが最小化される。

図７と図８に示されるように、ポンプ３０はピストンが１８０度の位相ずれで往復運動する並列圧力又は並列真空ポンプとして動作する。図５はピストン９０が上死点にあり、ピストン９１が下死点にあることを示す。図６はドライブシャフトが１８０度回転するときのピストンを示すので、ピストン９０はピストン９１が上死点にあるとき下死点にある。ポンプのこの構成はドライブシャフト１１４に搭載されている偏心素子１０８および１０９に起因するので、所定の位置にある貫通孔１１２および１１３はこれらのピストンに対して１８０度逆になる。例えば、貫通孔１１２は（ピストンヘッド方向に）１２時の位置にあり、貫通孔１１３は６時の方向にある。

図９および図１０はポンプが同相で往復運動する（例えば、同時にシリンダを出入りする）ピストンを有する圧力真空ポンプとして動作する変形構成を示す。この場合、偏心素子は両者がピストンに対して同一方向である場合、例えば、両貫通孔が１２時の方向である場合ドライブシャフトに搭載される。この型のポンプは図１−図４に示されるものと同じである。

シリンダに流れる空気量はバルブプレート４４および４５のバルブ動作により制御される。図３、図４、および図１３−図１６を参照すると、バルブプレート４４は吸気ポート１２０と排気ポート１２２の対を含んでいる。吸気ポート１２０と排気ポート１２２の対は２つの吸気室１２６と排気室１２８を規定するバルブヘッド４６の仕切り１２４により分離される。特別に整形されたヘッドシール１３０がバルブプレート４４とバルブヘッド４６間にあり、２つの室１２６と１２８を封止し且つ分離する。

吸気ポート１２０と排気ポート１２２はフラッパバルブ１３０と１３２により制御される。フラッパバルブ１３０と１３２は均等に整形された薄い金属バルブである。バルブ１３０および１３２はそれぞれ開口部１３６と整合タブ１３９を規定する中間区画と、中間区画１３０から垂直に対してほぼ３０度反対方向に伸びる２個の同一のパドル１４０を有する。パドル１４０は狭いネック部１４２と比較的大きい平坦なヘッド１４４を有する。ヘッドは吸気ポートと排気ポートよりわずかに大きく寸法決めされ、ネック部は狭く、加圧空気の力でより容易にバルブを収縮させ、力の消費を減少させる。各フロッパバルブ１３０および１３２はバルブの中間区画１３４内の開口部１３６を介して挿入され且つバルブプレート内の開口孔にねじ切りされた締付け具１４６によりバルブプレート４４に搭載される。吸気ポート１３０はシリンダ４０の内部に搭載され、排気ポート１３２は排気室１２８に搭載される。

図４、および図１３−図１６を参照すると、排気バルブ１３２はシリンダ内の圧縮空気の力で開くので、好ましくは丈夫なプラスチックから形成されたバルブストップ１３８により支持される。バルブストップは拡張ストローク中に開く吸気バルブのために（ピストン以外に）使用されない。特に、バルブストップ１３８は整合タブ１４９と締付け具１４６を貫通する開口部を有する中間本体１４８を有する。２個のアーム１５０はバルブパドル１４６と同じ角度で本体１４８から外方に伸びている。２個のハンド１５２はフィンガー又はローブ１５４、好ましくは、等角度に外方向に離間して伸びる３個のローブを有する。アーム１５０とハンド１５２の裏面はバルブプレートから、好ましくは、わずかな凸状湾曲でテーパを付けられているので、これらのローブ１５４はバルブパドル１４０が十分に移動してポートを開くように十分にバルブプレート４４から離間されている。図１６に示されるように、パドルは開くとアームとローブの裏面の輪郭に従い、（先端以外の）全長に沿って支持される。アーム１５０はほぼパドルネック１４２の幅であり、ローブ１５４はローブが狭いネック部で最大に伸びるのを防止するため全体のパドルヘッド１４４を支持するように寸法決めされる。集合的に、ローブ１５４の裏面はパドルヘッド１４４より表面積は小さく、ヘッドの境界の内部で終端する。この設計は複数のパドル間の表面接触を制限し、バルブチャッタを減少又は消去する。このバルブストップ設計は２つの主たる利点を有する。すなわち、第１の利点では、この設計により、バルブがストップに付着し開いたままになるこれらの素子間の表面吸引力又は「スティクション（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）」を減少する。第２の利点では、この設計により、ストップに接触するバルブ先端で生じるバルブでの雑音／振動を減少させる。バルブが中間領域のようにより大きく整形された凹部１５６に渡って配置された中間領域を有するバルブプレートに搭載されることも注目されるべきである。これにより、バルブがバルブの裏面下方で且つ凹部１５６内に伸びるピンを有する固定具により組み立てられ且つ整合されるのを可能にする。整合タブ１３９および１４９はバルブとストップが正しい方向にあるのを確実にする。

ポンプ３０の他の特徴は、クランクケースの内側に吸気室又は排気室をクランクケースの内側に結合するため又はホースを要求することなく（複数の排気室間でおよび／または吸気室間で並列にまたは他のバルブヘッドの吸気室に接続された１つのバルブヘッドの排気室と直列に）バルブヘッドを共に結合するため、（内部室の外側の）クランクケース３６の本体に形成された空気通路を有するトランスファチューブ１５８を使用することである。図１１、図１２および図１７−図２１を参照すると、ポンプ３０は小さい管状部材１５８を含み、好ましくは、２つの対向する平坦な側部を有し、シリンダ外部のバルブプレートを介して吸気トランスファポート１６０および排気トランスファポート１６２から延長する。一の好ましい形態において、これらのトランスファチューブ１５８はバルブプレートの一体部品として形成される（図１７および図１９参照）。トランスファチューブ１５８の自由端部は、好ましくは、クランクケース内のトランスファ開口部１６４および１６５内部にはめ込まれるフランジ１６８を有する特別な弾性シール１６６と共にクランクケース２６内の２組のトランスファ開口部１６４および１６５に結合される。トランスファチューブがバルブプレートと一体である必要がなく、トランスファチューブが全体的に分離した素子である図２０および図２１に示されるように形成できることも注目されるべきである。図２０において、各トランスファチューブ１５８Ａは弾性シール１６６Ａを搭載している段状端部付（又は無し）の分離硬質部材である。さもなければ、図２１に示されるように、各トランスファチューブ１５８Ｂは全体的に弾性材料から製造できるので、分離シールを必要としない。好ましくは、各トランスファチューブはクランクケースとバルブプレート内の対応する開口部内に嵌る段状端部を有する。

説明されたように、クランクケース３６はトランスファ開口部１６４および１６５でクランクケース開口部の壁部内で２組の内部通路１７０および１７１を有する。ポンプの所望の動作に依存して、これらの通路１７０および１７１の１つのみ又はクランクケースの片側の１組のこれらの通路がある。これらの通路の１つ又は両方はクランクケースの内部に対して開くチャンネル７８および７９に対して開く。これは貫通区画１７４を穴あけすることにより又、必要であれば、通路を封鎖し又は接続するためクランクケースを成型することにより実施される。図１１、図１７および図１８に示されるポンプの平列圧力実施例において、好ましくは、通路１７０および１７１は各バルブヘッドの排気室と各バルブヘッドの吸気室に接続する。この方法で、負荷は吸気室および／又は排気室の両方に接続することなく、（真空に引くため）吸気室又は（圧力を与えるため）排気室のホースバーブ又はソケット、又はそれらの両者で接続される。適切な消音器（図示せず）が、負荷に接続されなければ、吸気側又は排気側に接続できる。

図２２−図２５は酸素濃縮器のような医療用途で使用できるようなポンプ３０Ｃの他の好ましい圧力真空実施例を示す。本発明のこの実施例は以下の例外を除いて上述のものと同等である。ここでは、シリンダ４０Ｃ、バルブプレート４４Ｃ、バルブヘッド４６Ｃおよびピストンアセンブリ３８Ｃのヘッドは、それぞれ、シリンダ４１Ｃ、バルブプレート４５Ｃ、バルブヘッド４７Ｃ、およびピストンアセンブリ３９Ｃのヘッドより小型（より小さい直径）である。好ましくは、より小さい側部は真空側であり、シリンダ４０Ｃは１．５インチ径であり、より大きい側部は２インチ径のシリンダ４１Ｃを有する真空側である。好ましくは、この実施例において、ピストンアセンブリ３８Ｃおよび３９Ｃは（同様に位相はずれてあるが）図２３および図２４に示されるように同相であり、圧力側はほぼ５から１０ｐｓｉの圧力を提供し、真空側は、酸素濃縮器に好ましい、ほぼ−１０から−５ｐｓｉの真空に引く。

ピストンはサイズが異なるので、質量も異なる。質量の差はピストンを平衡状態からはずし、振動、雑音、およびより低ポンプ効率を生じるドライブシャフトに不平衡なモーメントを作用させる。好ましくは、保持具９６Ｃおよび９７Ｃは、ピストンの他の部分（連接棒およびヘッド／パンのような）の質量差にほぼ等しい質量差となるように異なる質量を有するように選択される。これは異なる材料又は異なる厚みの保持具９６Ｃおよび９７Ｃを形成することにより達成される。例えば、保持具９６Ｃは適切な亜鉛合成物から製造されるので、アルミニウムから作られた保持具９７Ｃより（小径にかかわらず）より大きな質量を有する。このように、より重い保持具９６Ｃはより小さいピストン９０Ｃの質量差を補償する。その結果、均等に平衡されたピストンアセンブリが得られ、且つシリンダ内で異なる流量を要求する応用においてポンプの動作が改良される。

ポンプは、クランクケース３６Ｃ内の（トランスファ開口部を通じて）バルブヘッド４７Ｃの排気側を通路１７１Ｃに接続する１つのトランスファチューブ１５８Ｃのみを有する点で、前述のもの異なる。通路１７１Ｃは（図２５に示されるように）チャンネル７８Ｃと交差する。クランクケース３６Ｃは前述の実施例を実施したように他の内部通路を持たない。

ポンプのこの実施例は空気が（バーブ２００に接続された（図示しない）ホースを通じる）負荷から且つバルブヘッド４７Ｃの吸気室内に引かれるように構成される。周辺空気は（好ましくは消音器（図示せず）が搭載される）貫通バーブ２０２に導入される。より高いサイドバルブヘッド４６Ｃの排気室からの空気は（必要であればホースとバルブを通過した後）バーブ２０４を介して負荷に対して排気される。バルブサイドバルブヘッド４７Ｃの排気室はトランスファチューブ１５８Ｃおよびクランクケース通路１７１を介して、バーブ２０６および他の消音器（図示せず）を介して通気される、クランクケース３６Ｃの内部の非圧力側に排気される。消音器の前段のクランクケースを介して排気を通すことにより、医療装置で使用される場合のような低雑音用途に有益である更なる（２段）音量減衰が得られる。

本発明の好ましい実施例が上述されたことが理解されるべきである。しかしながら、これらの実施例に対して多くの変更および改造が、本発明の精神および範囲内で、この技術分野の当業者にとって明らかである。例えば、２つのシリンダ実施例のみが示されたが、本発明の原理は単一のシリンダポンプに又は２重シフトシャフトモータ、追加クランクケース、シリンダ、ピストン、およびバルブヘッドを有するポンプのような３又は４シリンダポンプに適用できる。マルチシリンダポンプでは、すべてのシリンダのバルブヘッドを上述のようにトランスファチューブおよび一体型クランクケース通路を介して直列又は並列に結合できる。マルチシリンダのための共用バルブヘッドをこのようなポンプに組み込むこともできる。本発明のポンプはクランクケース内の通路に接続されずに複数の空気室を結合するためバルブヘッド／プレートに直接接続するトランスファチューブを組み込むこともできる。

したがって、本発明は記載された実施例に限定されるべきでない。本発明の完全な範囲を確認するためには、特許請求の範囲を参照すべきである。

図１は本発明の対向型ピストンポンプの斜視図である。 図２は分解されたピストンアセンブリを示すポンプの斜視図である。 図３は分解されたシリンダおよびバルブヘッドアセンブリ類の１つを示す他の斜視図である。 図４は分離状態の１つのバルブアセンブリを示す分解斜視図である。 図５はシリンダの傾斜端部の周辺溝内のシリンダシールを示す図９の円弧５−５に沿って取られた拡大された部分断面図である。 図６はポンプ容器の開口ネックをシールするためのアセンブリを示す図９のライン６−６に沿って取られた拡大された部分断面図である。 図７は、両ピストンが１８０度の位相ずれであり、一方のピストンが上死点にあり、他方のピストンが下死点にあり、バルブヘッドが結合されている、（吸気バルブと排気バルブの無い）ポンプを示す図１のライン７−７に沿って取られた断面図である。 図８は図７と類似であるが、位置が図７のピストン位置から１８０度ずれている、断面図である。 図９は、ピストンが下死点で同相であり、一方のバルブヘッドがクランクケースに対して排出され、他方のバルブヘッドが負荷に対して排出されている、ポンプを示している図７に類似の断面図である。 図１０は上死点でのピストンを示している図９に類似である断面図である。 図１１は図９のライン１１−１１に沿って取られた断面図である。 図１２は図９のライン１２−１２に沿って取られた断面図である。 図１３は１つのバルブアセンブリを示す拡大された部分断面図である。 図１４は図９のライン１４−１４に沿って取られた断面図である。 図１５は、排気サイドフラッパバルブが閉鎖されている、図１４のライン１５−１５に沿って取られた断面図である。 図１６はバルブが開放されている図１５に類似の図である。 図１７は図１２のライン１７−１７に沿って取られた断面図である。 図１８は図１７の円弧１８−１８に沿って取られた拡大された部分断面図である。 図１９はトランスファチューブの種々の変形例を示す図１７のライン１９−１９に沿って取られた拡大部分断面図である。 図２０はトランスファチューブの種々の変形例を示す図１７のライン１９−１９に沿って取られた拡大部分断面図である。 図２１はトランスファチューブの種々の変形例を示す図１７のライン１９−１９に沿って取られた拡大部分断面図である。 図２２は、シリンダとピストンのサイズが異なる、本発明のポンプの代替実施例の斜視図である。 図２３は、ピストンが下死点で同相であり、より大きなバルブヘッドがクランクケースに対して排出されている圧力バルブポンプとして動作する（吸気バルブと排気バルブの無い）ポンプを示す図２２のライン２３−２３に沿って取られた断面図である。 図２４は上死点にあるピストンを示す図２３に類似する断面図である。 図２５は図２２のライン２５−２５に沿って取られた断面図である。

符号の説明

３０ ポンプ
３２ モータ
３４ 上部開口部
３６ クランクケース
３８、３９ ピストンアセンブリ
４０、４１ シリンダ
４２、４３ サイド開口部
４４、４５ バルブプレート
４６、４７ バルブヘッド
４８ カバー／シールアセンブリ
５０ 開口ネック部
５２ 底部開口部
５６ 周辺溝
５８ 保持シール
６３、８２、９６、９７ 保持具
６４ シール
６６ 受け板
７０、７１ ネックプラグ
７６、７７ チャンネルプラグ
７８、７９ チャンネル
８４、８５ プラグ支持体
９０、９１ ピストン
９２、９３ ヘッド
９４、９５ ピストンシール
９８、９９ 連接棒
１０２、１０３ ベアリング
１０８、１０９ 偏心素子
１０４、１０５ レース
１１４ ドライブシャフト

Claims (9)

1. ポンプのためのピストンおよびドライブシャフトアセンブリにおいて、
   各々がヘッドと連接棒とを有する第１ピストンおよび第２ピストンと；
   各々が開口を有する第１ベアリングおよび第２ベアリングと；
   前記第１ベアリングの開口および第２ベアリングの開口にそれぞれ配置される第１偏心素子および第２偏心素子と、が設けられ、
   前記連接棒には、第１円形開口部および第２円形開口部がそれぞれ設けられ、
   前記第１ベアリングおよび前記第２ベアリングが、前記連接棒の前記第１円形開口部および前記第２円形開口部にそれぞれ配置され、
   前記第１偏心素子および前記第２偏心素子には、偏心した位置に軸方向に伸びるように設けられた軸方向貫通口がそれぞれ設けられ、
   前記第１ピストンのヘッドと前記第２ピストンのヘッドとが異なる大きさを有し、且つ、前記第１ピストンおよび前記第２ピストンは異なる質量を有し、
   前記第１ピストンにピストンシールを搭載するために前記第１ピストンのヘッドに取り付けられた第１保持具と、前記第２ピストンにピストンシールを搭載するために前記第２ピストンのヘッドに取り付けられた第２保持具とが、前記第１ピストンのヘッドと前記第２ピストンのヘッドとの質量差に実質的に等しい質量差を有することによって、前記第１ピストンおよびその関連するアセンブリと、前記第２ピストンおよびその関連するアセンブリとが、同じ質量を有するように構成され、そして、
   前記第１ピストンおよび前記第２ピストンは、前記連接棒が軸方向にずれており且つ互いに近傍にある状態で、ドライブシャフトに搭載可能である
   ことを特徴とするポンプのためのピストンおよびドライブシャフトアセンブリ。
2. 前記偏心素子がディスク形状であることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
3. 前記第１および第２ベアリングは各々中央開口部を規定する内部レースに対して回転可能な外部レースを有し、前記外部レースは前記連接棒の前記第１および第２開口部に圧入され、前記偏心素子は前記内部レースにより規定された前記開口部内に圧入されていることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
4. 前記第１保持具が前記第２保持具と異なる材料で形成されることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
5. 前記第１保持具は亜鉛であり、前記第２保持具はマグネシウムであることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
6. 前記第１保持具は亜鉛であり、前記第２保持具はアルミニウムであることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
7. 前記第１および第２ピストンの前記連接棒は１／１６インチ以下に離間した前記ドライブシャフトに搭載されていることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
8. 前記第１偏心素子は実質的に前記第１ピストン連接棒の軸方向寸法以下の軸方向寸法を有し、前記第２偏心素子は実質的に前記第２ピストン連接棒の軸方向寸法以下の軸方向寸法を有することを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
9. 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を収納し、且つ一対のシリンダを有するクランクケースと；
   各々が前記シリンダの一方に配置されたヘッドと前記ヘッドから前記ドライブシャフトに伸びる連接棒を有する第１および第２ピストンであって、前記第１ピストンヘッドは前記第２ピストンヘッドとは異なる大きさを有する第１および第２ピストンと、前記ドライブシャフトに沿って軸方向にずれている各連接棒の開口部に配置されたベアリングと、各ベアリング内に配置され且つ前記ドライブシャフトを受ける軸方向貫通孔を有する偏心素子と、を含むピストンアセンブリと、を備え、
   前記第１ピストンヘッドと前記第２ピストンヘッドとが異なる大きさを有し、且つ、前記第１ピストンおよび第２ピストンは異なる質量を有し、
   前記第１ピストンにピストンシールを搭載するために前記第１ピストンヘッドに取り付けられた第１保持具と、前記第２ピストンにピストンシールを搭載するために前記第２ピストンヘッドに取り付けられた第２保持具とが、前記第１及び第２ピストンヘッド間の質量差に実質的に等しい質量差を有することによって、前記第１ピストンおよびその関連するアセンブリと前記第２ピストンおよびその関連するアセンブリとが同じ質量を有し、そして、
   前記各ピストンの連接棒間に空隙を有するように、前記ピストンがドライブシャフトに搭載されていることを特徴とするポンプ。

Images