(57)【要約】【課題】グリス封入型玉軸受とシール蓋との接触を防止し、安定した性能を確保する。【解決手段】フロントプレート１０８とシール蓋１１９との間に、第１グリス封入型玉軸受１１５位置する部位をくりぬいた樹脂パッキン１１７が挿入され、フロントプレート１０８とシール蓋１１８との間にはクリアランスが確保される。これにより第１グリス封入型玉軸受１１５がシール蓋１１９の方向に抜けた場合でも接触を回避でき、接触による騒音の発生と、メカシャフト１０７の回転低下、及び第１グリス封入玉軸受１１５からの空気の漏れを防止することが可能となるため、安定した性能を確保することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の内径を有するシリンダ内に、円柱形状のロータを前記シリンダの内径の中心軸から偏心させた状態で配置し、前記ロータにはその中心軸方向に複数のスリットを設け、これらのスリットには自己潤滑性を有する材質よりなる板状のベーンを摺動可能な状態で嵌合させ、フロントプレートとリアプレートを前記ロータと前記ベーンを挟み込むように前記シリンダの端面に配置してポンプ空間を形成し、前記フロントプレートの反ポンプ空間側に第１のグリス封入型玉軸受、前記リアプレートの反ポンプ空間側に第２のグリス封入型玉軸受を設け、前記第１のグリス封入型玉軸受と前記第２のグリス封入型玉軸受が前記ロータの中心軸に備えられたメカシャフトを支持してポンプ機構部を構成し、前記リアプレートの反ポンプ空間側に配置したモータが前記メカシャフトを駆動することにより、前記ロータが回転し、前記ベーンが前記スリット内を往復運動しつつ、その前記ベーン先端が前記シリンダの内径に沿って摺動することで、前記ポンプ空間が伸縮作用を生じるオイルレス空気ポンプであって、前記フロントプレートの反ポンプ空間側に、弾性シール材と、シール蓋を配置し、前記弾性シール材は、前記第１のグリス封入型玉軸受に位置する部位を逃がして構成したことを特徴とするべーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項２】
フロントプレートの反ポンプ空間側にある、第１のグリス封入型玉軸受の挿入部の掘り込み深さを、前記第１のグリス封入型玉軸受の軸方向寸法よりも深く施してなる請求項１に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項３】
弾性シール材を、第１のグリス封入型玉軸受の内輪に位置する部位を逃がしてなる請求項１または２に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項４】
円筒形状の内径を有するシリンダ内に、円柱形状のロータを前記シリンダの内径の中心軸から偏心させた状態で配置し、前記ロータにはその中心軸方向に複数のスリットを設け、これらのスリットには自己潤滑性を有する材質よりなる板状のベーンを摺動可能な状態で嵌合させ、フロントプレートとリアプレートを前記ロータと前記ベーンを挟み込むように前記シリンダの端面に配置してポンプ空間を形成し、前記フロントプレートの反ポンプ空間側に第１のグリス封入型玉軸受、前記リアプレートの反ポンプ空間側に第２のグリス封入型玉軸受を設け、前記第１のグリス封入型玉軸受と前記第２のグリス封入型玉軸受が前記ロータの中心軸に備えられたメカシャフトを支持してポンプ機構部を構成し、前記リアプレートの反ポンプ空間側に配置したモータが前記メカシャフトを駆動することにより、前記ロータが回転し、前記ベーンが前記スリット内を往復運動しつつ、その前記ベーン先端が前記シリンダの内径に沿って摺動することで、前記ポンプ空間が伸縮作用を生じるオイルレス空気ポンプであって、前記フロントプレートの反ポンプ空間側にシール蓋を設け、かつ前記第１のグリス封入型玉軸受の外輪に位置する部位にＯリングを配設してなるベーンロータリ型空気ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を用いたモバイル用情報端末機器の空気供給装置等に使用される小型のベーンロータリ型空気ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のベーンロータリ型ポンプは、ロータの中心軸に備えられたメカシャフトを軸受で支えているが、前記軸受に使用されている潤滑油のポンプ機構部への浸入を防止する為に、前記軸受を、ロータとベーンを挟み込むようにシリンダの端面に配置してポンプ空間を形成するフロントプレートとリアプレートの反ポンプ空間側に挿入している。また、前記軸受の抜け防止対策として、シール蓋でプレートの反ポンプ空間側から押さえている構成を採用している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、特許文献１に記載された従来のシールポンプの断面を示すものである。図６は、複数枚のベーン１を回転して気体を移送するロータリベーン式のポンプであり、ポンプの動力を導入する側の回転軸２とサイドフランジ３間に２個リップでオイルシール４と荷重を支えるボールベアリング５を設け、シール押え６で固定し、反対側の軸受部はボールベアリング７で支え、Ｏリング８とシール蓋９で密閉し、オイルシール４の二つのリップはガータスプリング１０で回転軸２に締め付けられ、リップ間にはグリース１１が充填され、オイルシール４が付けられた軸受部は回転軸２に付けたファン１２で冷却される構成となっている。
【０００４】
これにより、ポンプからの漏れ出し、漏れ込みのないシールポンプが得られるというものである。
【特許文献１】特開平９−２６８９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、運転時の発熱等による熱膨張でフロントプレートと軸受との嵌合が大きくなった場合、軸受が抜けシール蓋方向にスライドしてシール蓋に直接接触する為、接触音が発生し騒音値が大きくなってしまう。また、メカシャフトの回転の低下が発生し、それに伴い性能も低下するという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、軸受とシール蓋とを接触させず、かつ軸受からの漏れを防ぐ構造にすることにより、接触音による騒音の発生、メカシャフトの回転低下を防止し、安定した性能のベーンロータリ型空気ポンプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のベーンロータリ型空気ポンプは、円筒形状の内径を有するシリンダ内に、円柱形状のロータを前記シリンダの内径の中心軸から偏心させた状態で配置し、ロータにはその中心軸方向に複数のスリットを設け、これらのスリットには自己潤滑性を有する材質よりなる板状のベーンを摺動可能な状態で嵌合させ、フロントプレートとリアプレートをロータとベーンを挟み込むようにシリンダの端面に配置してポンプ空間を形成し、フロントプレートの反ポンプ空間側に第１のグリス封入型玉軸受、リアプレートの反ポンプ空間側に第２のグリス封入型玉軸受を設け、第１のグリス封入型玉軸受と第２のグリス封入型玉軸受がロータの中心軸に備えられたメカシャフトを支持してポンプ機構部を構成し、リアプレートの反ポンプ空間側に配置したモータがメカシャフトを駆動することにより、ロータが回転し、ベーンがスリット内を往復運動しつつ、
そのベーン先端がシリンダの内径に沿って摺動することで、ポンプ空間が伸縮作用を生じるオイルレス空気ポンプであって、フロントプレートの反ポンプ空間側に、弾性シール材と、シール蓋を配置し、かつ弾性シール材は、第１のグリス封入型玉軸受に位置する部位を逃がすように設けるものである。
【０００８】
これによって、フロントプレートとシール蓋との間にクリアランスをつくり、第１のグリス封入型玉軸受とシール蓋とが接触しない構造にすることで、接触による騒音の発生とメカシャフトの回転低下による性能変動を防ぎ、かつ第１のグリス封入型玉軸受からの空気の漏れを防止して安定した性能を確保することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のベーンロータリ型空気ポンプは、フロントプレートの反ポンプ空間側の第１のグリス封入型玉軸受とシール蓋の接触防止、及び第１のグリス封入型玉軸受からの空気の漏れ防止により、安定した性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
請求項１に記載の本発明は円筒形状の内径を有するシリンダ内に、円柱形状のロータをシリンダの内径の中心軸から偏心させた状態で配置し、ロータにはその中心軸方向に複数のスリットを設け、これらのスリットには自己潤滑性を有する材質よりなる板状のベーンを摺動可能な状態で嵌合させ、フロントプレートとリアプレートをロータとベーンを挟み込むようにシリンダの端面に配置してポンプ空間を形成し、フロントプレート側の反ポンプ空間側に第１のグリス封入型玉軸受、リアプレートの反ポンプ空間側に第２のグリス封入型玉軸受を設け、第１のグリス封入型玉軸受と第２のグリス封入型玉軸受がロータの中心軸に備えられたメカシャフトを支持してポンプ機構部を構成し、リアプレートの反ポンプ空間側に配置したモータがメカシャフトを駆動することにより、ロータが回転し、ベーンがスリット内を往復運動しつつ、そのベーン先端がシリンダの内径に沿って摺動することで、ポンプ空間が伸縮作用を生じるオイルレス空気ポンプであって、フロントプレートの反ポンプ空間側に弾性シール材とシール蓋を配置し、かつ弾性シール材は、第１のグリス封入型玉軸受に位置する部位を逃がすように設けるものである。
【００１１】
そしてこの構成によれば、フロントプレートとシール蓋との間にクリアランスをつくることが可能となり、第１のグリス封入型玉軸受とシール蓋との接触と、第１のグリス封入型玉軸受からの空気の漏れを防ぐことができる。
【００１２】
請求項２に記載の本発明は、特に第１の発明に記載のフロントプレートの、反ポンプ空間側にある、第１のグリス封入型玉軸受挿入部の掘り込み深さを、第１のグリス封入型玉軸受の軸方向寸法よりも深く施すものである。そしてこの構成によれば、第１のグリス封入型玉軸受とシール蓋との間にクリアランスをつくることが可能となり、第１のグリス封入型玉軸受とシール蓋との接触と、第１のグリス封入型玉軸受からの空気の漏れを防ぐことができる。
【００１３】
請求項３に記載の本発明は、特に第１または第２の発明に記載の弾性シール材の配置に関するものであって、第１のグリス封入型玉軸受の内輪に位置する部位を逃がすように設けるものである。そしてこの構成によれば、第１のグリス封入型玉軸受の外輪部を弾性シール材で覆うことが可能となり、メカシャフトの回転を低下させる事なく第１のグリス封入型玉軸受の抜けを防止でき、かつ第１のグリス封入型玉軸受からの空気の漏れを防ぐことができる。
【００１４】
請求項４に記載の本発明は、円筒形状の内径を有するシリンダ内に、円柱形状のロータをシリンダの中心軸から偏心させた状態で配置し、ロータにはその中心軸方向に複数のス
リットを設け、これらのスリットには自己潤滑性を有する材質よりなる板状のベーンを摺動可能な状態で嵌合させ、フロントプレートとリアプレートをロータとベーンを挟み込むようにシリンダの端面に配置してポンプ空間を形成し、フロントプレート側の反ポンプ空間側に第１のグリス封入型玉軸受、リアプレートの反ポンプ空間側に第２のグリス封入型玉軸受を設け、第１のグリス封入型玉軸受と第２のグリス封入型玉軸受がロータの中心軸に備えられたメカシャフトを支持してポンプ機構部を構成し、リアプレートの反ポンプ空間側に配置したモータがメカシャフトを駆動することにより、ロータが回転し、ベーンが前記スリット内を往復運動しつつ、そのベーン先端がシリンダの内径に沿って摺動することで、ポンプ空間が伸縮作用を生じるオイルレス空気ポンプであって、フロントプレートに挿入した第１のグリス封入型玉軸受の外輪に位置する部位にＯリングを配設してシール蓋を設けるものである。
【００１５】
そしてこの構成によれば、軸受の外輪部をＯリングで覆うことが可能となり、メカシャフトの回転を低下させる事なく軸受の抜け防止でき、かつ第１のグリス封入型玉軸受からの空気の漏れを防ぐことができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１、図２は、本発明の実施の形態１におけるベーンロータリ型空気ポンプの断面図を示すものである。
【００１８】
図１、図２において、このベーンロータリ型空気ポンプは、ポンプ機構部１００と直流モータ２００で構成している。ポンプ機構部１００は、円筒形状の内径を有するシリンダ１０１内に、円筒形状のロータ１０４をシリンダ１０１の内径の中心軸から偏心させた状態で配置し、ロータ１０４にはその中心軸方向に複数のベーンスリット１０５を設け、これらのベーンスリット１０５には自己潤滑性を有する材質よりなる板状のベーン１０６を摺動可能な状態で嵌合させ、フロントプレート１０８とリアプレート１０９をロータ１０４とベーン１０６を挟み込むようにシリンダ１０１の端面に配置して複数のポンプ空間１０２を形成している。
【００１９】
ロータ１０４の中心軸にはリアプレート１０９の反ポンプ空間側に配置された直流モータ２００のモータシャフトを兼ねるメカシャフト１０７が結合されており、フロントプレート１０８に圧入された第１グリス封入型玉軸受１１５およびリアプレート１０９に圧入された第２のグリス封入型玉軸受１１６で回転可能に支持し、フロントプレート１０８の反ポンプ空間側にはシール蓋１１９が配置される。さらに、シール蓋１１９とフロントプレート１０８との間には、第１のグリス封入型玉軸受１１５に位置する部位をくりぬいた樹脂パッキン１１７が挿入され、シール蓋１１９とフロントプレート１０８との間にクリアランスを形成している。直流モータ２００は、ステータ２０１の外周にモータロータ２０２を配置し、モータシャフトを兼ねるメカシャフト１０７は、ブッシュ２０３で支持されている。
【００２０】
以上のように構成されたベーンロータリ型空気ポンプについて、以下その動作、作用を説明する。
【００２１】
図示しない電源部から入力された電流を得て、直流モータ２００はモータロータ２０２とステータ２０１間の磁気作用により回転トルクを得て回転運動する。モータロータ２０２と一体的に構成されたモータシャフトを兼ねるメカシャフト１０７がブッシュ２０３によって回転可能に支持されることで、ポンプ機構部１００に回転力を伝達可能とする。回
転力を得たロータ１０４の回転にともない、ベーン１０６が遠心力によってロータ１０４の中心軸方向に設けられたベーンスリット１０５に沿って飛び出すことで、ポンプ空間１０２を形成する。
【００２２】
同時に、シール蓋１１９に設けられた吸入口１１０から吸入された空気は、第１の吸入ポート１１１からポンプ空間１０２に流入する経路と、第１の吸入ポート１１１からシリンダ１０１に設けられた貫通穴１０３を経て、リアプレート１０９に設けられた第２の吸入ポート１１２からポンプ空間１０２に流入する経路の、２つの経路からポンプ空間１０２に流入する。流入した空気は、ロータ１０４の回転にともない、ベーン１０６がベーンスリット１０５内を往復運動しつつ、ベーン１０６先端がシリンダ１０１の内径に沿って摺動することで、ポンプ空間１０２が伸縮作用を生じ、ポンプ空間１０２内で圧縮され、吐出ポート１１３を経てシール蓋１１９に設けられた吐出口１１４より吐出される。
【００２３】
この時、ポンプの運転による圧縮損失等で熱が発生する。その影響で熱膨張をおこしたフロントプレート１０８から第１のグリス封入型玉軸受１１５が抜け、シール蓋１１９の方向にスライドする可能性が生じるが、フロントプレート１０８とシール蓋１１９との間に樹脂パッキン１１７が挿入されており、クリアランスを確保しているので接触を回避できる。これにより、第１のグリス封入型玉軸受１１５とシール蓋１１９との接触により発生する騒音と、メカシャフト１０７の回転低下を防止でき、かつ第１のグリス封入型玉軸受１１５を経由した空気の漏れを防ぐことが可能である為、安定した性能を確保する事ができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２におけるベーンロータリ型空気ポンプの断面図を示すものである。
【００２５】
第１グリス封入型玉軸受１１５が挿入されたフロントプレート１０８の反ポンプ空間側には、第１グリス封入型玉軸受１１５に位置する部位をくりぬいた樹脂パッキン１１７と、シール蓋１１９が配置される。第１グリス封入型玉軸受１１５の挿入部は、第１グリス封入型玉軸受１１５の軸方向寸法よりも深い掘り込みが施される。
【００２６】
これにより、フロントプレートとシール蓋との間には、より大きなクリアランスが確保され、第１のグリス封入型玉軸受１１５とシール蓋１１９との接触を回避する事が可能となり、第１のグリス封入型玉軸受１１５とシール蓋１１９との接触により発生する騒音とメカシャフトの回転低下を防止でき、かつ第１のグリス封入型玉軸受１１５を経由した空気の漏れを防ぐことが可能である為、安定した性能を確保することができる。
【００２７】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３におけるベーンロータリ型空気ポンプの断面図を示すものである。第１のグリス封入型玉軸受１１５が挿入されたフロントプレート１０８の反ポンプ空間側には、樹脂パッキン１１７とシール蓋１１９が配置される。樹脂パッキン１１７は、第１のグリス封入型玉軸受１１５の内輪部を逃がした配置で設けているが、外輪部は覆われた状態になっている。これによりフロントプレート１０８とシール蓋１１９との間にクリアランスを確保することができる。また、樹脂パッキン１１７が第１のグリス封入型玉軸受１１５の外輪部を覆うことにより、メカシャフト１０７の回転を低下させずに、第１のグリス封入型玉軸受１１５がシール蓋１１９の方向に抜ける現象を防止でき、かつ第１のグリス封入型玉軸受１１５を経由した空気の漏れを防ぐことが可能である為、安定した性能を確保することができる。
【００２８】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４におけるベーンロータリ型空気ポンプの断面図を示すものである。第１のグリス封入型玉軸受１１５が挿入されたフロントプレート１０８の反ポンプ空間側には、第１のグリス封入型玉軸受１１５の外輪を覆うようにＯリング１１８、シール蓋１１９が配置される。これにより、Ｏリング１１８が、第１のグリス封入型玉軸受１１５の外輪部を覆うことで、メカシャフト１０７の回転を低下させる事なく、第１のグリス封入型玉軸受１１５がシール蓋１１９の方向へ抜ける現象を防止することでき、かつ第１のグリス封入型玉軸受１１５を経由した空気の漏れを防ぐことが可能である為、安定した性能を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明にかかるベーンロータリ型空気ポンプは、フロントプレート側の反ポンプ空間側に挿入された第１のグリス封入型玉軸受とシール蓋の接触、及び、グリス封入型玉軸受からの空気漏れを防止できるので、安定した性能を確保することが可能となるので、家庭用健康器具や医療用治療器具等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるベーンロータリ型空気ポンプの縦断面図
【図２】図１のベーンロータリ型空気ポンプのＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるベーンロータリ型空気ポンプの縦断面図
【図４】本発明の実施の形態３におけるベーンロータリ型空気ポンプの縦断面図
【図５】本発明の実施の形態４におけるベーンロータリ型空気ポンプの縦断面図
【図６】従来のベーンロータリ型ポンプの機構部縦断面図
【符号の説明】
【００３１】
１００  ポンプ機構部
１０１  シリンダ
１０２  ポンプ空間
１０３  貫通穴
１０４  シリンダ
１０５  ベーンスリット
１０６  ベーン
１０７  メカシャフト
１０８  フロントプレート
１０９  リアプレート
１１５  第１のグリス封入型玉軸受
１１６  第２のグリス封入型玉軸受
１１７  樹脂パッキン
１１８  Ｏリング
１１９  シール蓋
２００  直流モータ
【図１】
2006022689.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006022689.tif 000006
【図５】
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【図６】
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