(57)【要約】【課題】ポンプ運転時でも、ベーンの摺動音や、ポンプ空間内で発生する圧縮空気の漏れによる空気の膨張音の吸入口からの漏れ出しを、ポンプ寸法を拡大することなく抑制でき、静音運転が可能なベーンロータリ型空気ポンプを提供すること。【解決手段】屈曲を１か所以上設けた吸入経路をフロントプレート１１１内に形成することで、ポンプ空間１０４から漏れ出すベーン１０９の摺動音や圧縮した空気の漏れによる膨張音を直接空気ポンプの外へ開放せず、吸入経路内で減衰および吸音させるため、ポンプ外径を拡大することなくポンプ外へ漏れ出す騒音の抑制が可能となる。【選択図】図１
2006002688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の内壁を有するシリンダ内に、円柱形状のロータをシリンダの円筒状内壁の中心線がシリンダ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前記ベーンを摺動可能な状態で嵌合させ、吸入ポートを備えたフロントプレートとエンド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、前記ロータの中心軸にはメカシャフトを備えてポンプ機構部を構成し、前記エンドプレートの反メカ側にはモータを配置し、この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、そのベーン先端が前記シリンダの内壁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、空気の吸入・圧縮・吐出を繰り返すオイルレス空気ポンプであって、前記フロントプレートに屈曲を１か所以上設けた吸入経路を形成してなるベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項２】
吸入経路の屈曲角度を６０度から１２０度としてなる請求項１に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項３】
吸入経路に吸音材を充填してなる請求項１又は請求項２に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項４】
吸入経路の壁面に吸音材を設けてなる請求項１又は請求項２に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項５】
吸入経路に絞り部を設けてなる請求項１から請求項４に記載の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に使用される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としては、例えば特許文献１に記載されているようなものがあった。図６は特許文献１に記載された従来のベーンロータリ型ポンプの構成を示すものである。
【０００３】
図６に示すベーンロータリ型空気ポンプは、図示しないモータ部と、モータ部によって駆動されるポンプ機構部１０１とを備える。ポンプ機構部１０１は、平板状のエンドプレート１１２と、エンドプレート１１２の反モータ部側に位置するシリンダ１０３と、シリンダ１０３をエンドプレート１１２とともに挟み込むフロントプレート１１１とを含む。シリンダ１０３は内部の孔が均一な径をもつ筒形状であり、エンドプレート１１２とフロントプレート１１１とは、互いにエアタイトに結合されている。したがって、ポンプ機構部１０１は、シリンダ１０３の内周壁面と、エンドプレート１１２およびフロントプレート１１１の各側壁面によって、ポンプ空間１０４を区画している。メカシャフト１１０の軸心は、このシリンダ１０３の内周壁面の中心に対して偏心し、ロータ１０７の回転中心は、メカシャフト１１０の軸心と一致し、同一軸線上に位置し、ロータ１０７は、回転方向に対してメカシャフト１１０と一体である。
【０００４】
ロータ１０７は、カーボンなどからなるベーン１０９を収納するためのベーンスリット１０８を複数備えている。複数のベーンスリット１０８は、ロータ１０７の中心回りに等間隔に配置されており、各ベーンスリット１０８はロータ１０７の外周面から径方向中途部分まで延びている。各ベーンスリット１０８に入った各ベーン１０９は、ロータ１０７の回転に伴って遠心力の作用を受けて、径方向の先端部分がシリンダ１０３の内周壁面に接触しつつ、ロータ１０７とともに回転する。そこで、各ベーン１０９は、ロータ１０７ならびにケーシング部品（シリンダ１０３、エンドプレート１１２およびフロントプレート１１１）とともにロータ１０７の周囲にポンプ空間１０４を区画する。
【０００５】
ポンプ機構部１０１における各ポンプ空間１０４の構成については、断面構造を示す図６（ｂ）が明らかにしており、また、図６（ｂ）によって、ポンプ機構部１０１のポンプ作用を知ることができる。図６（ｂ）に示すように、シリンダ１０３には、吸入口１３１と吐出口１１５とが設けられている。ロータ１０７の回転中心とシリンダ１０３の内壁中心とが偏心しているため、ロータ１０７の周囲のポンプ空間１０４は、ロータ１０７の回転に伴ってその体積を変化させる。たとえば、ロータ１０７が、図８において反時計方向に回転するとき、吸入口１３１に臨むポンプ空間１０４は、回転とともに体積を増し、その後、体積を減じることになる。回転に伴って体積を増すポンプ空間１０４は吸入室として機能し、回転に伴って体積を減じるポンプ空間１０４は吐出室として機能する。なお、吸入口１３１は、内部空間の軸線方向中央に位置しており、ポンプ空間１０４に連通している。
【特許文献１】特開昭６２−２７６２９１号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、吸入口がポンプ空間に貫通しているため、ポンプ運転時にベーン先端とシリンダ内面の摩擦や、ベーン側面とベーンスリット内の摩擦によ
って発生する摺動音や、ベーン端面とエンドプレートやフロントプレートの摩擦によって発生する摺動音や、ポンプ空間内で圧縮された空気が、ひとつ前の低圧のポンプ空間へ漏れるときに発生する空気の膨張音が、ポンプ空間から直接、吸入口を通じてポンプの外へ漏れ出すため、ポンプ運転時の騒音が大きいという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ポンプ運転時でも、ベーンとシリンダや、ベーンスリットや、エンドプレートやフロントプレートとの摺動音や、ポンプ空間内で発生する圧縮空気の漏れによる空気の膨張音の吸入口からの漏れ出しを抑制し、静音運転可能なベーンロータリ型空気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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のベーンロータリ型空気ポンプは、フロントプレートに屈曲を１箇所以上設けた吸入経路を形成したものである。これによって、ポンプ運転時でも、ベーンとシリンダ内壁や、ベーンとベーンスリットや、ベーンとエンドプレートやフロントプレートとの摺動音や、ポンプ空間内で発生する圧縮空気の漏れによる空気の膨張音の吸入口から漏れ出す騒音を減衰でき、静音運転が可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のベーンロータリ型空気ポンプは、運転中にポンプから発生する騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、フロントプレートに屈曲を１箇所以上設けた吸入経路を形成したことにより、ポンプ運転時、ベーンとシリンダ内壁や、ベーンとベーンスリットや、ベーンとエンドプレートもしくはフロントプレートとの摺動音や、ポンプ空間内で発生する圧縮空気の漏れによる空気の膨張音の吸入口からの漏れ出しによる騒音を、直接ポンプの外へ開放せず、フロントプレートの吸入経路内で減衰させるため、吸入口からポンプの外へ漏れ出す騒音を抑制でき、静音運転が可能となる。
【００１１】
第２の発明では、第１の発明の吸入経路の屈曲角度を６０度から１２０度とすることにより、音の減衰率が向上するため、さらなる騒音低減が可能となる。
【００１２】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、吸入経路の途中に通気性を有する吸音材を充填することにより、経路での騒音の減衰効果に加えて、吸音材による静音化が可能となるため、さらなる騒音低減が可能となる。
【００１３】
第４の発明では、第１又は第２の発明において、吸入経路の途中の壁面に吸音材を設けることにより、吸入空気が吸音材を通過する際の吸入損失を低減し、吸入流量の低下を抑えながら、吸入口からポンプの外へ漏れ出す騒音のさらなる抑制が可能となる。
【００１４】
第５の発明では、第１から第４の発明において、吸入経路の途中に絞り部を設けることにより、吸入ポートから漏れ出す騒音の吸入経路での減衰に加えて、絞り部でのマフラー効果による静音化も可能なため、さらなる騒音低減が可能となる。
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
図１および図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
図である。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１０１と直流モータ１１９で構成している。
【００１７】
筒状内壁を有するシリンダ１０３内に、円筒形状のロータ１０７をシリンダ１０３の内壁中心軸から偏心させた状態で配置し、ロータ１０７にはその中心軸方向に複数のベーンスリット１０８を設け、これらのベーンスリット１０８には自己潤滑性を有する材質よりなる板状のベーン１０９を摺動可能な状態で嵌合させ、フロントプレート１１１とエンドプレート１１２をロータ１０７とベーン１０９を挟み込むようにシリンダ１０３の端面に配置して複数のポンプ空間１０４を形成している。
【００１８】
ロータ１０７の中心軸にはエンドプレート１１２の反メカ側に配置された直流モータ１１９のモータシャフトを兼ねるメカシャフト１１０が結合されており、フロントプレート１１１に圧入されたころがり軸受け１１６およびエンドプレート１１２に圧入されたころがり軸受け１１８で回転可能に支持することでポンプ機構部１０１を構成している。
【００１９】
直流モータ１１９は、モータロータ１２１の外周にステータ１２０を配置し、モータシャフトを兼ねるメカシャフト１１０は軸受け１２２および軸受け１２３で支持されている。
【００２０】
かかる構成部によれば、図示しない電源部から入力された電流を得て、モータロータ１２１とステータ１２０間の磁気作用によりモータロータ１２１は回転トルクを得て回転運動する。モータロータ１２１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１１０が軸受け１２２および１２３によって回転可能に支持されることで、ポンプ機構部１０１に回転力を伝達可能とする。
【００２１】
直流モータ１１９によって出力された回転力はモータシャフトを兼ねるメカシャフト１１０と結合されたロータ１０７に伝達される。回転力を得たロータ１０７の回転にともない、ベーン１０９が遠心力によってロータ１０７の中心軸方向に設けられたベーンスリット１０８に沿って飛び出すことで、ポンプ空間１０４を形成する。
【００２２】
同時に、吸入空間を形成するための薄板３００に設けられた吸入口１３１から吸入された空気は、フロントプレート１１１に設けられた溝３０１を経て吸入ポート１１３ａからポンプ空間１０４に流入する第一の経路と、吸入ポート１１３ａからシリンダ１０３に設けられた貫通穴１０５を経て、エンドプレート１１２に設けられた吸入ポート１１３ｂからポンプ空間１０４に流入する第二経路の２経路からポンプ空間１０４に流入する。すなわち、第一に経路は吸入ポート１１３ａから９０度で２回屈曲し、第二の経路は、そこから更に２回９０度で屈曲する。
【００２３】
図３は、フロントプレートを反モータ側から見た斜視図で、フロントプレート１１１と薄板３００とを分解した状態である。フロントプレート１１１に吸入ポート１１３ａと連通させた溝３０１を掘りこみ、反モータ側から吐出口１１５と吸入口１３１を設けた薄板３００を締結用穴３０２により締結し、フロントプレート１１１内に吸入経路を形成している。流入した空気は、ロータ１０７の回転にともない、ベーン１０９がスリット１０８内を往復運動しつつ、ベーン１０９先端がシリンダ１０３の内壁に沿って摺動することで、ポンプ１０４が伸縮作用を生じ、ポンプ空間１０４内で圧縮され、吐出ポート１１４を経て吐出口１１５より吐出される。
【００２４】
かかる構成によれば、吸入ポート１１３ａを通じてポンプ空間１０４から漏れ出すベーン１０９の摺動音や圧縮した空気の漏れによる膨張音は、吸入経路を吸入ポート１１３ａ入口で９０度屈曲させ、フロントプレート１１１に設けた溝３０１を経て吸入口１３１へ
至る経路を通過することで、直接ポンプの外へ開放させず、溝３０１内で減衰させるため、吸入口１３１からポンプの外へ漏れ出す騒音を抑制でき、ポンプの静音運転が可能となる。
【００２５】
要は、吸入口１３１から吸入ポート１１３ａが見通せないことが望ましく、屈曲の角度を６０度から１２０度程度で構成すると、上記のように見通せないとともに、吸入抵抗が増加するような不具合が生じない。
【００２６】
また、吸入経路の一部となる溝３０１はフロントプレート１１１内に成形するため、ポンプ外形寸法の拡大の必要もない。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は、図３に対して溝３０１の屈曲の数を増したもので、吸入ポート１１３ａから漏れ出す騒音を減衰させる個所が増えるため、吸入口１３１からポンプの外へ漏れ出す騒音をさらに抑制できる。
【００２８】
また、溝３０１中に絞り部３０３を設けている。これにより、吸入空気が絞り部３０３を通過した直後に拡散させることで振動数を下げ、吸入ポート１１３ａを通じてポンプ空間１０４から漏れ出すベーン１０９の摺動音や圧縮した空気の漏れによる膨張音だけでなく、吸入空気の流体騒音も低減することができる。
【００２９】
さらに、絞り部３０３で区切られた空間に吸音材１５０を設置してもよい。これにより、吸入ポート１１３ａから漏れ出す騒音を吸音し、吸入口１３１からポンプの外へ漏れ出す騒音を抑制することができる。また、絞り部３０３は吸音材１５０のストッパーともなり、ポンプ運転時に吸入ポート１１３ａへの吸音材１５０の移動を抑制し、ポンプ空間１０４内での吸音材１５０の噛み込みによるポンプロックを防止できる。
【００３０】
また、屈曲の数が多ければ、吸音材１５０を溝３０１に設置した際、絞り部３０３がなくても壁面３１０がストッパーとなり、ポンプ運転時に吸入ポート１１３ａへの吸音材１５０の移動を抑制し、ポンプ空間１０４内での吸音材１５０の噛み込みによるポンプロックを防止できる。
【００３１】
（実施の形態３）
図５は、図４に示す絞り部３０３で区切られた区間の溝３０１の壁面、および薄板３００の吸入経路に臨む面に、シート状の吸音材１５０を設けたものである。これにより、吸入空気が吸音材１５０を通過する際の吸入損失が低減し、吸入空気の流量低下を抑えながら、吸入口からポンプの外へ漏れ出す騒音のさらなる抑制が可能となる。なお、吸音材１５０は吸入経路内の壁面全域に設けてもよいし、通気性を有して充填するタイプの吸音材と組み合わせて設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
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、運転中にポンプから発生する騒音を、寸法を拡大することなく低減できるため、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】
【００３３】
【図１】本発明にかかるベーンロータリ型空気ポンプの第１実施形態を示す縦断面図
【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】本発明にかかるベーンロータリ型空気ポンプの第１実施形態を示すフロントプレートを反モータ側から見た斜視図
【図４】本発明にかかるベーンロータリ型空気ポンプの第２実施形態を示すフロントプレートを反モータ側から見た斜視図
【図５】本発明にかかるベーンロータリ型空気ポンプの第３実施形態を示すフロントプレートを反モータ側から見た斜視図
【図６】従来のベーンロータリ型ポンプの断面図
【符号の説明】
【００３４】
１０１  ポンプ機構部
１０３  シリンダ
１０４  ポンプ空間
１０５  貫通穴
１０７  ロータ
１０８  ベーンスリット
１０９  ベーン
１１０  メカシャフト
１１１  フロントプレート
１１２  エンドプレート
１１９  直流モータ
１５０  吸音材
３００  薄板
３０１  溝
３０３  絞り部
３１０  壁面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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