(57)【要約】【課題】ベーンを遠心力の作用でハウジングに当接、摺動回転させるタイプのロータリーポンプにおいて、ベーンを安定してハウジングに当接させ、ポンプの小型化を進める上で良好な性能を維持できるポンプ構成を提供する。【解決手段】ポンプの機構部において、ベーンは外形の形状から求められる幾何学的重心位置よりもベーンの部材の密度分布から求まるベーン部材の質量重心の位置が、ベーンの端部が当接するハウジング内周面の方向に偏って配設されている。このため、ベーンの幾何学的重心位置と部材の質量重心の位置が一致している場合に比べてベーンに作用する遠心力の効果が増大するので、ベーン端部とハウジング内周面の当接力が安定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を動作流体とするポンプ機構と、これを駆動させる電動機を備え、ポンプ機構にはハウジングとハウジング内を回転するロータを備え、前記ロータには溝が設けられ、更に前記溝にはロータの回転に伴いベーンが摺動自在となるよう配設されたポンプにおいて、ベーン外形の形状から求められる幾何学的重心位置よりも、ベーンを構成する部材の密度分布から求められる質量重心の位置の方が、ベーンの端部が当接するハウジング内周面の方向に偏っている事を特徴とするポンプ。
【請求項２】
ベーンはその部材の密度の分布が不均一に構成され、ハウジング方向にはより比重が大きく、ロータ方向には比重が小さく成るよう構成した請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
ベーンは相対的に比重の小さい部材と比重の大きい部材を組み合わせて構成し、ハウジングの内周面に当接するベーン端部の方向に向けて比重の大きい部材の質量重心の位置を比重の小さい部材の質量重心の位置より偏って配設された請求項１記載のポンプ。
【請求項４】
ベーンはハウジング方向では中実構造であり、ロータ方向では中空構造に構成された請求項１記載のポンプ。
【請求項５】
ベーンはカーボン等の軽量かつ耐摩耗性のある部材に、真鍮等の金属部材を組み込み構成した請求項１乃至３記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷暖房装置あるいは携帯用コンピュータなどに用いられる気体を動作流体とするポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のいわゆるベーン方式のロータリーポンプでは、ロータの回転時に、ロータに配設されたベーン溝中を摺動自在に図５に示すような均質な材料からなるベーン１００が移動し、ベーンに作用する遠心力によりベーンの端部がハウジング内周面に押し当てられる事により、ベーンとハウジング内周面のシール性が確保され、ハウジング内周面とロータで構成される空間部がベーンで仕切られ、このベーンがハウジング内周面上をロータの回転に伴って回転、移動することによりポンプ作用を生じさせている。
【０００３】
しかし、ベーンとベーン溝の間に結露が生じたり、微細なバリ等が存在してベーンの自在な摺動運動を妨げるような場合のように、ベーンに作用する遠心力の効果を阻害する現象が生じた場合にはハウジング内周面とベーン端部のシール性が低下し当然ながらポンプの予定された性能を十分に発揮できないという課題があった。
【０００４】
これを解決する手段として、ベーンを強制的にハウジング方向に押し出すよう、ロータ等に例えば圧縮コイルばねを仕込ませてベーンを押す方法や（例えば、文献１参照）可撓性のあるシール部材を用いる方法や（例えば、文献２参照）複数のベーンのベーン溝間に連通口を設ける方法（例えば、文献３参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−５４５８０号公報
【特許文献２】特開平７−３２４６８４号公報
【特許文献３】実開平５−２４９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献で公開された方法ではいずれもポンプの構成が複雑となり、ポンプの小型化を目指す場合にはこれらの構成を実現する手段が困難となる。
【０００６】
図５に従来のポンプのポンプ機構部の平面図を、図６に従来のベーン示す。図５でベーン１００はロータ３に設けられたベーン溝２に摺動自在に挿入されている。ここで、電動機（図示せず）による回転駆動力が回転軸４を通じてロータ３に伝達されると、ロータ３の回転に伴いベーン１００には遠心力の作用が生じ、ベーン１００はその自重（質量）のためにベーン溝２をロータ３の外周方向へ向けて飛び出す。これにより、ハウジング５のハウジング内周面６にベーンの端部１０が当接し、ロータ３とハウジング５で囲まれた空間をベーン１００が仕切り所定のポンプ作用を生じせしめる。
【０００７】
ところが、この種のポンプについては、例えば、冷えた場所から高温多湿の場所へ急に移動したような場合に、ベーン溝２とベーン１００の間には大気中の水分による結露が生じ、この結露による表面張力の作用によりベーン１００をベーン溝２の壁面に貼り付けようとする力が働く。
【０００８】
この種のポンプの小型化が進むと自ずとベーン１００の自重も小さくなるため、このような場合に、ベーン１００が図６に示すような均質材料からなる場合では、ベーン１００に作用する遠心力の働きが前記結露によるベーン飛び出しを阻害する作用に打ち勝つことが出来なくなる。
【０００９】
この結果、ロータ３に設けられたベーン溝２からのベーン１００の飛び出しが不十分となり、ベーン１の端部１０がハウジング内周面６に当接する際の押し当て力が弱まるか、最悪の場合には当接しない状態となり、ロータ３とハウジング５で囲まれた空間の仕切が不完全となるために所定のポンプ性能が得られない結末へと至る。
【００１０】
本発明では、ベーンをロータの回転による遠心力の作用を用いてハウジング内周面に押し当て、良好なシール性が確保される事を意図して、気体を動作流体とする主として小型のポンプを構成する場合の、ベーンに作用する遠心力の効果を簡易な方法で増大させる事を目的とし、併せて、ポンプの小型化を進める上で安定した性能を維持できるポンプ構成を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために本発明のポンプでは、ポンプ機構部を構成するベーンについて、ベーン外形の形状から求められる幾何学的な重心位置とベーンの部材の密度分布から求められるベーン部材の質量重心の位置について、ベーン部材の質量重心の位置をハウジング内周面方向にずらして配設しているので、幾何学的な重心位置と部材の質量重心の位置が一致する場合に比べてベーンに作用する遠心力が増大する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のポンプでは、ベーンに作用する遠心力の効果が増すため、ハウジング内周面とベーン端部の当接力の維持が容易となり、性能の安定したポンプが提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、気体を動作流体として電動機により駆動されるポンプにおいて、ポンプ機構部はハウジングとハウジング内を回転するロータと、ロータに設けられたベーン溝にベーンが摺動自在に配設されており、ベーンは外形の形状から求められる幾何学的重心位置よりもベーンの部材の密度分布から求まるベーン部材の質量重心の位置の方が、ベーンの端部が当接するハウジング内周面の方向に偏っている。
【００１４】
このため、ベーンの幾何学的重心位置と部材の質量重心の位置が一致している場合に比べてベーンに作用する遠心力の効果が増大するので、ベーン端部とハウジング内周面の当接力が安定する。
【００１５】
第２の発明は、ベーンの部材の密度分布が不均一であり、ハウジング内周面と当接するベーン端部の方向に向かい部材の密度が大きくなるように構成されているので、ベーンの部材の質量重心の位置がベーンの幾何学的重心位置よりもハウジング内周面方向にずれる。
【００１６】
このため、ベーンの幾何学的重心位置と部材の質量重心の位置が一致している場合に比べてベーンに作用する遠心力の効果が増大するので、ベーン端部とハウジング内周面の当接力が安定する。
【００１７】
第３の発明は、ベーンを相対的に比重の小さい部材と比重の大きい部材の組み合わせで構成し、比重の大きい部材の質量重心の位置を比重の小さい部材の質量重心の位置よりハウジングの内周面に当接するベーン端部の方向に偏って配設している。
【００１８】
このため、ベーンの幾何学的重心位置と部材の質量重心の位置が一致している場合に比べてベーンに作用する遠心力の効果が増大するので、ベーン端部とハウジング内周面の当接力が安定する。
【００１９】
第４の発明は、ベーンがその端部でハウジング内周面と当接する方向ではベーンは中実構造であり、反対方向では中空構造として構成されているので、ベーンについて、部材の質量重心の位置は幾何学的重心位置よりハウジング内周面と当接する端部の方向にずれている。
【００２０】
このため、ベーンの幾何学的重心位置と部材の質量重心の位置が一致している場合に比べてベーンに作用する遠心力の効果が増大するので、ベーン端部とハウジング内周面の当接力が安定する。
【００２１】
第５の発明は、ベーンを構成する主要部材をカーボン材の様に軽量かつ摺動摩耗に対して耐摩耗性を有する部材とし、このベーンの端部がハウジング内周面と当接する近辺に真鍮等の比較的比重が大きな部材を配設しているのでベーンの幾何学的な重心位置とベーン部材の質量重心の位置とは、本発明で意図している方向にずれる。
【００２２】
このため、ベーンの幾何学的重心位置と部材の質量重心の位置が一致している場合に比べてベーンに作用する遠心力の効果が増大するので、ベーン端部とハウジング内周面の当接力が安定する。
【００２３】
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。
【００２４】
（実施の形態１）
本発明における第１の発明、第２の発明、第３の発明および第５の発明におけるポンプの例を示す。
【００２５】
図１は本発明のベーン１０１の外観図、図２はこのベーンを組み込んだ本発明におけるポンプのポンプ機構部を示す。
【００２６】
図２でベーン１０１はロータ３に設けられたベーン溝２に摺動自在に挿入されている。ここで、電動機（図示せず）による回転駆動力が回転軸４を通じてロータ３に伝達されると、ロータ３の回転に伴いベーン１０１には遠心力の作用が生じ、ベーン１０１はその自重（質量）のためにベーン溝２をロータ３の外周方向へ向けて飛び出す。これにより、ハウジング５のハウジング内周面６にベーンの端部１１が当接し、ロータ３とハウジング５で囲まれた空間をベーン１０１が仕切り所定のポンプ作用を生じせしめる。
【００２７】
本発明のポンプでは図１に示すように、ベーン１０１の主要部分は例えばカーボン系の部材のようにベーン端部１１の当接と摺動およびベーン溝２との摺動に対して良好な耐久性を得る事が出来る一方で、比重は比較的小さい部材８を用いて構成し、その幾何学的な重心位置よりもベーン端部１１の方向にずれた位置に例えば真鍮材等のように比重の大きい部材７を埋め込み取り付けて構成している。
【００２８】
これにより、ベーン全体の自重が増す一方で、ベーン全体での質量重心の位置が回転軸４から遠ざかる方向に配設される事となるため、ロータ３の回転時にベーン１０１に作用する遠心力の作用がより大きくなり、ベーン１０１の飛び出しへ寄与する効果も増大する。
【００２９】
(実施の形態２)
一方で、例えば素材の中心部から順次加圧成形して最終的に所定の直径まで構成された、円柱状で半径方向に密度の異なる材料からベーン部材を切り出し、図４に示すように、ベーンの端部１１に向かって部材の密度が大きくなるようにベーン１０２を構成しても良好な効果が得られる。
【００３０】
（実施の形態３）
本発明によるポンプの第４の発明の例を図３の断面図に示す。
【００３１】
図でベーン１０３はベーン端部１３の方向では中実であり、反対方向では中空部９を有する中空構造となっているので、ベーン１０３全体での質量重心の位置はよりベーン端部１３の方向に配設されており、この結果、実施の形態１で述べたものと同じ作用によりベーン１０３の飛び出しに寄与する効果が大きくなる。
【００３２】
なお、この図に示すようなベーンは、従来から既に公知の技術、例えば、鋳物の鋳造技術で従来から利用されている、いわゆるロストワックス法に準ずる方法や、予め中ぐり加工を施した２枚のベーン部材を張り合わせることにより製作可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明によるポンプは、ポンプ機構部を構成するベーンに作用する遠心力の効果を増大し、ベーン端部とハウジング内周面の当接力を安定させることが出来るため、性能を良好に安定したポンプを構成することが出来る。取りわけ移動、携帯用のノート型コンピュータへの搭載などの例のように、ポンプの小型化が必須となるような場合に構成が簡素でより安定した性能のポンプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１と第２、第３および第５の実施の形態におけるポンプのベーンの外観図
【図２】本発明の第１と第２、第３、第５の実施の形態におけるポンプのポンプ機構部の平面図
【図３】本発明の第４の実施の形態におけるポンプのベーンの断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるポンプのベーンの外観図
【図５】従来のポンプのポンプ機構部の平面図
【図６】従来のポンプにおけるベーンの外観図
【符号の説明】
【００３５】
２      ベーン溝
３      ロータ
４      回転軸
５      ハウジング
６      ハウジング内周面                                
７      比重の大きいベーン部材
８      比重の小さいベーン部材
９      ベーン内部の中空部
１０    従来のベーン先端部
１１    本発明実施の形態１におけるベーン先端部
１２    本発明実施の形態２におけるベーン先端部
１３    本発明実施の形態３におけるベーン先端部
１００  従来のベーン
１０１  本発明実施の形態１におけるベーン
１０２  本発明実施の形態２におけるベーン
１０３  本発明実施の形態３におけるベーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006138207.tif 000006
【図５】
2006138207.tif 000007
【図６】
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