(57)【要約】【課題】簡単な構成で、騒音の低減を図りつつ温度上昇を防止できる真空ポンプを提供すること。【解決手段】シリンダ本体１１の吐出口１７に、このシリンダ本体１１の温度が所定温度まで上昇した際に、吐出口１７の開口面積を広げるリード弁６０を設けた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮要素をケーシング内に備えた真空ポンプにおいて、
前記圧縮要素の吐出口もしくは前記ケーシングに形成された排気口に、前記ケーシング温度が所定温度まで上昇した際に、前記吐出口もしくは前記排気口の開口量を広げる弁機構を設けたことを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
前記弁機構は、前記吐出口もしくは前記排気口に配置される弁体と、温度に応じて形状を変化させる材料で形成されて前記弁体を開閉支持する弁体支持部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記弁体には、前記吐出口もしくは前記排気口よりも小径の孔部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記弁機構は、前記ケーシングの内側に設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負圧供給装置等に使用される真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧縮要素を有するケーシングを備えた真空ポンプが知られている。この種の真空ポンプでは、圧縮要素を電動モータで駆動させることにより、他の動力源を必要としないことから、例えば電気自動車の油圧ブレーキ力を増加させるための負圧供給装置に使用されている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、真空ポンプは、吸気口から吸い込まれた気体を圧縮して排気口から排出する際に大きな騒音を発生することが従来から知られており、電気自動車のような元来騒音レベルの低い車両の負圧供給装置に真空ポンプを搭載するような場合には、真空ポンプ作動時の排気音が耳障りな音となって聞こえるおそれがあった。
【特許文献１】特開２００２−１６１８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これを解消するために、圧縮要素から排気口までの経路の一部（例えば、排気口）の口径を小さく形成し、排気口を通じて排出される気体の量を抑えることにより、騒音を低減することが考えられる。
しかしながら、この構成では、排気抵抗が増大するため、真空ポンプを高負荷状態で連続運転する場合には、真空ポンプの温度上昇を招くといった問題が想定される。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で騒音の低減を図りつつ温度上昇を防止できる真空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】
【０００５】
本発明は、圧縮要素をケーシング内に備えた真空ポンプにおいて、前記圧縮要素の吐出口もしくは前記ケーシングに形成された排気口に、前記ケーシング温度が所定温度まで上昇した際に、前記吐出口もしくは前記排気口の開口量を広げる弁機構を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、ケーシング温度が所定温度まで上昇した際に、吐出口もしくは排気口の開口量を広げる弁機構を備えるため、排気抵抗が低減されることにより、真空ポンプの温度上昇を防止することができる。
【０００６】
この構成において、前記弁機構は、前記吐出口もしくは前記排気口に配置される弁体と、温度に応じて形状を変化させる材料で形成されて前記弁体を開閉支持する弁体支持部とを備える構成としても良い。この構成によれば、ケーシング温度が所定温度まで上昇すると、弁体支持部が変形することにより、弁体が吐出口もしくは排気口を開放するため、簡単な構成で吐出口もしくは排気口の開口量を広げることができる。
【０００７】
また、前記弁体には、前記吐出口もしくは前記排気口よりも小径の孔部が形成されている構成としても良い。この構成によれば、ケーシング温度が所定温度まで上昇しない場合には、弁体が吐出口もしくは排気口を閉じるため、圧縮要素から吐出された気体は、弁体に形成される小径の孔部を通じて外部に排出されることにより、排出量が抑えられ騒音の低減化を図ることができる。
【０００８】
また、前記弁機構は、前記ケーシングの内側に設けられた構成としても良い。この構成によれば、真空ポンプに近接配置される機器の排熱による影響を低減することができ、弁機構の応答性を高めることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ケーシング温度が所定温度まで上昇した際に、吐出口もしくは排気口の開口量を広げる弁機構を備えるため、排気抵抗が低減されることにより、真空ポンプの温度上昇を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係るベーン型真空ポンプについて、この真空ポンプを備えた負圧供給装置に基づいて、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るベーン型真空ポンプを備えた負圧供給装置の側部部分断面図である。また、図２は、図１の負圧供給装置を右側から見た図である。なお、以下の説明において、上下および左右の方向は、図１の状態に基づいて定めたものとする。また、幅方向とは、図１における紙面奥行き方向をいうものとする。
【００１１】
負圧供給装置１は、車両に搭載されたブレーキ倍力装置の負圧源として用いられるものである。この負圧供給装置１は、図示は省略したが、真空タンクを介してブレーキ倍力装置に配管接続されて、車両のエンジンルーム内のスペースに配置されている。
負圧供給装置１は、図１に示すように、右下部に位置するベーン型の真空ポンプ１０と、この真空ポンプ１０の左側に配置された電動モータ２０と、真空ポンプ１０の上方に配置された真空吸込ニップル３０と、電動モータ２０の下側に取付部を有するアーム部５０とを備えている。
【００１２】
真空ポンプ１０は、回転式のベーン型真空ポンプであり、図１及び図２に示すように、真空ポンプ１０の外形を構成するシリンダ本体１１と、このシリンダ本体１１の内部に位置するロータ１２と、シリンダ本体１１の左右の両端に位置するサイドプレート１３、１４と、シリンダ本体１１の右端部に取り付けられるポンプカバー１８とを備えている。
この構成では、シリンダ本体１１とポンプカバー１８とを備えてケーシングが構成されている。また、ポンプカバー１８は、右側のサイドプレート１４との間に空間を設けて取り付けられており、この空間が膨張室１９として機能する。この膨張室１９には、不図示のサイレンサが配置されている。
本構成では、ポンプカバー１８の略中央部には、膨張室１９に流入した空気を機外に排出するための排気口１８ａが設けられており、この排気口１８ａには、機外からポンプ内（膨張室１９内）への逆流を防止するためのチェックバルブ（絞り弁機構）４０が取り付けられている。
シリンダ本体１１は、図１に示すように、左右に開口を有する円筒形状をなしており、左右に延びる中心軸Ｘ１（図２参照）に沿って内周壁面１１ａが形成されている。また、シリンダ本体１１には、図１に示すように、上側に位置してシリンダ本体１１内に空気を吸い込む吸入口１６と、下側に位置してシリンダ本体１１から膨張室１９内に空気を吐出する吐出口１７とが形成されている。この構成では、吐出口１７には、シリンダ本体１１から膨張室１９に向けて開放するリード弁（弁機構）６０が設けられている。
【００１３】
ロータ１２は、中心軸Ｘ１から偏心した位置に回転軸Ｘ２を有する円柱形状をなしており、図２に示すように、ロータ１２の左斜め下側の外周面が内周壁面１１ａと接触ながら回転するようになっている。また、ロータ１２の中心には、後述する電動モータ２０の駆動軸２１が嵌合する孔部１２ａが形成されている。
サイドプレート１３、１４は、図１に示すように、シリンダ本体１１の両端の開口を塞いでおり、かつ、ロータ１２の両端部との隙間が空かないように組み立てられている。
【００１４】
また、ロータ１２には、図２に示すように、シリンダ本体１１の内周壁面１１ａに向けて斜めに突出する複数のベーン１５が設けられている。本構成では、このロータ１２と複数のベーン１５とを備えて圧縮要素が構成されている。ベーン１５は、ロータ１２に設けられた摺動溝１２ｂに沿ってロータ１２の外方へ突出し、ベーン１５の先端部が内周壁面１１ａと当接するようにばね（図示せず）で付勢されている。図２のベーン１５の状態について詳細に説明すると、上側部分に位置するベーン１５は、ロータ１２の内側から外方へ突出しており、ベーン１５の先端部がシリンダ本体１１の内周壁面１１ａに当接している。他方、下側部分に位置するベーン１５は、その先端部が内周壁面１１ａに当接してロータ１２の内方へ押されて、ロータ１２の内部に退避している。この構造により、例えば、ロータ１２が時計回りに回転すると、ロータ１２の外壁面、シリンダ本体１１の内周壁面１１ａ、及び隣り合うベーン１５によって仕切られた圧力室Ｐが移動することにより、負圧空気が吸入口１６（圧力室Ｐの体積が大きい箇所に形成される）から吐出口１７（圧力室Ｐの体積が小さい箇所に形成される）まで送り出されるようになっている。
【００１５】
電動モータ２０は、図１に示すように、その駆動軸２１がキー２２を介してロータ１２の孔部１２ａに嵌合している。この駆動軸２１の回転軸は、ロータ１２の回転軸Ｘ２と同一軸線となっている。また、図１における電動モータ２０の右上部には、電動モータ２０の幅方向の両側にそれぞれ延びる取付座２３、２３（図２参照）が形成されている。また、電動モータ２０の上部には、Ｌ字形状に曲げ形成されたブラケット２４がねじ２５で取り付けられている。
【００１６】
真空吸込ニップル３０は、図１に示すように、左右方向にほぼ水平に延びる吸込管部３１と、この吸込管部３１に連なり左斜め下側に延びる供給管部３２とからなる。
吸込管部３１の右側端部に位置する吸込口３１ａには、外部（例えば、真空タンク（図示略））から負圧空気を供給するための管またはチューブを接続可能にするための突部３１ｂが形成されている。詳細には、この突部３１ｂは、吸込口３１ａの外周縁部から吸込管部３１の外側に向けて突出しており、円周方向に連続して膨らんだ形状になっている。
供給管部３２の終端部は、管部３３を介して真空ポンプ１０の吸入口１６に連結されており、吸込管部３１を通過する負圧空気を真空ポンプ１０に供給するようになっている。
【００１７】
アーム部５０は、図１において全体が略Ｕ字形状に形成された取付アーム５１と、この取付アーム５１に電動モータ２０を支持するための支持ピン５２、５３とを備えている。
取付アーム５１は、板金を折り曲げ加工して形成され、図１に示すように、水平な底面部５１ａと、この底面部５１ａの左側端部から上方に向けて延びる壁部５１ｂと、当該底面部５１ａの右側において、底面部５１ａを挟んだ幅方向の両側から上方に向けて延びる腕部５１ｃとがそれぞれ形成されている。
壁部５１ｂの上部は、ダンパ５５を介して支持ピン５２によってブラケット２４の起立面部２４ａに取り付けられている。この支持ピン５２は、図１に示すように、負圧供給装置１の長手方向に沿って挿入されており、従って、ダンパ５５は負圧供給装置１の長手方向における振動を吸収するようになっている。
また、腕部５１ｃの上部は、ダンパ５６、５６を介して支持ピン５３によって電動モータ２０の取付座２３にそれぞれ取り付けられている。この支持ピン５３は、図２に示すように、負圧供給装置１の幅方向に沿って挿入されており、従って、ダンパ５６、５６は、負圧供給装置１の幅方向における振動を吸収するようになっている。
【００１８】
次に、シリンダ本体１１の吐出口１７に設けられたリード弁６０について説明する。図３は、リード弁が閉じた状態を示す部分拡大図であり、図４は、リード弁が開いた状態を示す部分拡大図である。
これら図３及び図４に示すように、リード弁６０は、吐出口１７に配置される弁体６１と、この弁体６１を支持する弁体支持部６２とを備え、この弁体支持部６２はシリンダ本体１１の側端部１１ｂにねじ６３で固定されている。
弁体６１は、図３に示すように、閉弁した際にサイドプレート１４の側面１４ａに当接し、開弁した際に当該側面から離間して吐出口１７を開放する。
弁体６１及び弁体支持部６２は、温度に応じて形状を変化させる材料の１つであり、熱膨張率の異なる２種の金属を重ね合わせたバイメタルで一体に形成されており、シリンダ本体１１側に熱膨張率の高い金属αが配置され、ポンプカバー１８側に熱膨張率の低い金属βが配置されている。
【００１９】
電動モータ２０が高負荷状態で連続運転された場合、この電動モータ２０から発せられた熱量はシリンダ本体１１に伝導される。そして、このシリンダ本体１１の温度が上昇するにつれ、弁体６１及び弁体支持部６２は、熱膨張率の低い金属β側（すなわちポンプカバー１８側）に変形して、吐出口１７の開口面積（開口量）を徐々に広げる。そして、シリンダ本体１１の温度が所定温度まで上昇すると、弁体６１及び弁体支持部６２は、図４に示すように、ポンプカバー１８側に変形し、吐出口１７を開放するようになっている。
ここで、所定温度とは、電動モータ２０が過負荷状態で運転された際の高温異常温度をいい、例えば、電動モータ２０の巻線の絶縁性能を保持できる温度（本実施形態では１２０℃）に設定されている。
この構成では、シリンダ本体１１が所定温度まで上昇した際には、リード弁６０は、吐出口１７の開口面積を広げるため、この吐出口１７を介して排気口１８ａから排出される気体の量が増加することにより、排気抵抗を低減することができる。このため、電動モータ２０の負荷を軽減することができ、電動モータ２０及び真空ポンプ１０の温度上昇を防止することができる。
【００２０】
また、弁体６１には、図３及び図４に示すように、吐出口１７よりも小径で開口面積の小さな孔部６４が形成されている。この孔部６４は、図３に示すように、リード弁６０が吐出口１７を閉弁した際に、当該孔部６４を通じてシリンダ本体１１から膨張室１９側へ気体を流出させるものである。この小径の孔部６４を通じて気体を流すことにより、通風量が抑制され、この通風に伴う騒音の低減化を図ることができる。
【００２１】
上述したように、リード弁６０は、シリンダ本体１１に形成された吐出口１７に設けられ、ポンプカバー１８で覆われている。すなわち、本実施形態では、リード弁６０は、ポンプカバー（ケーシング）１８の内側に設けられている。
本実施形態では、負圧供給装置１は、車両のエンジンルーム内のスペースに配置されている。このエンジンルームには、車両を駆動するためのモータや、このモータに電力を供給するためのインバータ等の発熱機器が数多く搭載される。このため、リード弁６０をポンプカバー１８の内側に設けることにより、負圧供給装置に近接して配置される機器の排熱がリード弁６０に与える影響を低減することができ、このリード弁６０の応答性を高めることができる。
【００２２】
次に、ポンプカバー１８の排気口１８ａに取り付けたチェックバルブ４０について説明する。図５は、チェックバルブ４０の平面図であり、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ断面図であり、図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
これら図５乃至図７に示すように、チェックバルブ４０は、円筒状に形成された本体部４０ａと、この本体部４０ａの先端に形成された弁体部４０ｂとを備え、シリコンゴム等の弾性部材によって一体に形成されている。
本体部４０ａは、弁体部４０ｂとは反対側に位置する基端部の周囲に、排気口１８ａと略同一径に形成されて当該排気口１８ａに嵌る嵌合部４１と、この嵌合部４１の上下にそれぞれ形成され、当該嵌合部４１よりも拡径した第１拡径部４２及び第２拡径部４３とを備える。弁体部４０ｂ側に形成された第１拡径部４２は、第２拡径部４３よりも大径に形成されており、嵌合部４１の高さは、ポンプカバー１８の板厚よりもわずかに低く形成されている。
チェックバルブ４０を排気口１８ａに取り付ける場合には、弁体部４０ｂを、ポンプカバー１８の内側（膨張室１９側）から機外に向けて排気口１８ａを貫通させ、ポンプカバー１８の外側に第１拡径部４２を延在させる。これにより、第１拡径部４２及び第２拡径部４３の弾性力によって、チェックバルブ４０が排気口１８ａに気密性及び水密性が高い状態で取り付けられる。
【００２３】
弁体部４０ｂは、図７に示すように、対称に形成された一対のシート状の弁部材４５ａ、４５ｂを側部で重ね合わせて一体に形成されている。これにより、弁体部４０ｂの先端の略中央には、本体部４０ａを介して膨張室１９と機外とを連通する開口部４６が形成される。この開口部４６は、弁部材４５ａ、４５ｂの弾性力によって、通常、閉じる方向に付勢されているため、この開口部４６を通じて膨張室１９内に、気体、液体、コンタミネーション及び塵埃等が侵入することはなく、チェックバルブとしての機能を確保している。
一方、チェックバルブ４０内を膨張室１９側から機外に向けて気体が通過すると、この気体が弁部材４５ａ、４５ｂの内面にぶつかって風圧として作用する。このため、この風圧が開口部４６における弁部材４５ａ、４５ｂの付勢力に抗って、この開口部４６を開放することにより、膨張室１９内の気体が機外に排出される。
通風量が多くなれば風圧は大きくなるため、この風圧に応じて開口部４６の開口面積（開口量）が変化する。本構成では、機外に排出される排気量が大きくなれば開口部４６の開口面積が徐々に大きくなり、排気量が少なくなれば開口部４６の開口面積が徐々に小さくなるようになっている。
また、弁体部４０ｂは、図６及び図７に示すように、本体部４０ａ側から開口部４６に向けて開口面積が小さくなるように形成されている。これにより、チェックバルブ４０を通過する風量が低減した場合であっても、弁部材４５ａ、４５ｂの内面にある程度の風圧をかけることができ、機外への排気を確実に行うことができる。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態によれば、シリンダ本体１１の吐出口１７に、このシリンダ本体１１の温度が所定温度まで上昇した際に、吐出口１７の開口面積を広げるリード弁６０を設けたため、この吐出口１７を介して排気口１８ａから排出される気体の量が増加することにより、排気抵抗を低減することができる。このため、真空ポンプ１０を駆動する電動モータ２０の負荷を軽減することができ、電動モータ２０及び真空ポンプ１０の温度上昇を防止することができる。
【００２５】
また、本実施形態によれば、リード弁６０は、吐出口１７に配置される弁体６１と、温度に応じて形状を変化させるバイメタルで形成されて当該弁体６１を開閉支持する弁体支持部６２とを備えるため、シリンダ本体１１が所定温度まで上昇すると、弁体支持部６２が変形することにより、弁体６１が吐出口１７を開放するため、簡単な構成で吐出口１７の開口面積を広げることができる。
【００２６】
また、本実施形態によれば、弁体６１には、吐出口１７よりも小径の孔部６４が形成されているため、シリンダ本体１１が所定温度まで上昇しない場合には、弁体６１が吐出口１７を閉じるため、ロータ１２及びベーン１５から吐出された気体は、弁体６１に形成される小径の孔部６４を通じて流れることにより、排気口１８ａから排出される排出量が抑えられ騒音の低減化を図ることができる。
【００２７】
また、本実施形態によれば、リード弁６０は、ポンプカバー１８の内側に設けられているため、車両のエンジンルーム内で負圧供給装置１に近接して配置される他の機器の排熱がリード弁６０に与える影響を低減することができ、このリード弁６０の応答性を高めることができる。
【００２８】
次に別の実施形態について説明する。
図８は、別の実施形態にかかる真空ポンプ１１０を備える負圧供給装置１００の側部部分断面図である。この別の実施形態では、真空ポンプ１１０は、ポンプカバー１８の排気口１８ａにリード弁６０を備え、この排気口１８ａにチェックバルブ４０を備えていない点で上記した実施形態と構成を異にしている。それ以外の構成は、上記した実施形態と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
リード弁６０は、図８に示すように、ポンプカバー１８内側の膨張室１９内に設けられ、弁体６１が排気口１８ａを開閉自在に配置されるとともに、弁体支持部６２がポンプカバー１８の内面にねじ６３で固定されている。また、この図８には図示していないが、弁体６１には、上記した実施形態と同様に、排気口１８ａよりも小径の孔部が形成されている。
リード弁６０は、上述のように、熱膨張率の異なる２種の金属を重ね合わせたバイメタルで一体に形成されており、シリンダ本体１１の温度が上昇すると、弁体６１及び弁体支持部６２は、熱膨張率の低い金属側（すなわちサイドプレート１４側）に変形して、排気口１８ａの開口面積（開口量）を徐々に広げる。そして、シリンダ本体１１の温度が所定温度まで上昇すると、弁体６１及び弁体支持部６２はサイドプレート１４側に変形し、排気口１８ａを開放するようになっている。
【００２９】
この別の実施形態では、ポンプカバー１８に形成された排気口１８ａに、ポンプカバー１８内の温度が所定温度まで上昇した際に、排気口１８ａの開口面積を広げるリード弁６０を設けたため、この排気口１８ａを通じて、ポンプカバー１８内の空気が即座に機外に排出することができる。このため、ポンプカバー１８及びシリンダ本体１１を早急に冷却することができるため、真空ポンプ１１０を駆動する電動モータ２０の負荷を軽減することができ、電動モータ２０及び真空ポンプ１０の温度上昇を防止することができる。
この別の実施形態では、排気口１８ａにチェックバルブ４０が設けられていないため、ポンプカバー１８及びシリンダ本体１１を早急に冷却できる反面、リード弁６０が開弁した際の排気量が増えることにより、この排気に伴う騒音が増大するおそれがある。しかし、リード弁６０は、ポンプカバー１８内の温度が所定温度まで上昇した際に作動するものであるため、当該騒音を利用することにより、真空ポンプ１１０の異常高温を報知することが可能となる。
【００３０】
以上、本発明を実施するための最良の実施の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
本実施形態では、リード弁６０は、弁体支持部６２をバイメタルで形成するものについて説明したが、シリンダ本体１１が所定温度まで上昇した際に、吐出口１７もしくは排気口１８ａの開口面積を広げるものであれば良く、例えば、温度に応じて形状を所定の形状に変化させる形状記憶合金で弁体支持部を形成する構成としても良い。
【００３１】
また、本実施形態では、吐出口１７の開口面積を広げる弁機構として、弁体支持部６２をバイメタルで形成したリード弁６０を用いているが、これに限るものではなく、シリンダ本体の温度に応じて、吐出口１７の開口面積を変更できるものであれば、他の構成であっても良い。例えば、弁機構として、円錐状に形成された弁体を吐出口に対して進退可能に構成するとともに、この弁体とシリンダ本体との間を、温度に応じて、長さやばね定数が変化する弁体支持部材で連結することにより、吐出口を通過する通風量を温度によって変更可能とする構成としても良い。
また、本実施形態では、真空ポンプとして、ベーン型の真空ポンプを用いているが、圧縮要素を備えるものであれば、例えば、スクロール型のものを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態に係る真空ポンプを備えた負圧供給装置の側部部分断面図である。
【図２】図１に示す負圧供給装置を右側から見た図である。
【図３】リード弁が閉じた状態を示す部分拡大図である。
【図４】リード弁が開いた状態を示す部分拡大図である。
【図５】チェックバルブの平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】別の実施形態にかかる真空ポンプを備えた負圧供給装置の側部部分断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１、１００  負圧供給装置
１０、１１０  真空ポンプ
１１  シリンダ本体
１２  ロータ（圧縮要素）
１５  ベーン（圧縮要素）
１６  吸入口
１７  吐出口
１８  ポンプカバー
１８ａ  排気口
１９  膨張室
２０  電動モータ
４０  チェックバルブ
６０  リード弁
６１  弁体
６２  弁体支持部
６４  孔部
【図１】
2010127195.tif 000003
【図２】
2010127195.tif 000004
【図３】
2010127195.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010127195.tif 000007
【図６】
2010127195.tif 000008
【図７】
2010127195.tif 000009
【図８】
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