(57)【要約】【課題】気体の吸排気流量を増加すると共に、小型化を図ることが可能なエアポンプを提供する。【解決手段】ポンプケース１１と、このポンプケース１１内をポンプ室１２、１３及びクランク室１４に区画するダイヤフラム２１、２２と、駆動モータ１５の出力軸１５ａに取り付けられ且つクランク室１４に配設されたクランク軸３０と、一端がクランク軸３０に回動自在に取り付けられ且つ他端がダイヤフラム２１、２２に接続された接続部材２１、２２と、ポンプ室１２、１３へのエアの流入のみを許容する吸気弁１９ａと、ポンプ室１２、１３からのエアの流出のみを許容する排気弁１９ｂとを備え、ポンプケース１１内には第１ダイヤフラム２１及び第２ダイヤフラム２２を配置することにより、クランク室１４の周囲に第１ポンプ室１２及び第２ポンプ室１３を配設した。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケースと、該ポンプケース内をポンプ室及びクランク室に区画するダイヤフラムと、駆動モータの出力軸に取り付けられ且つ前記クランク室に配設されたクランク軸と、一端が前記クランク軸に回動自在に取り付けられ且つ他端が前記ダイヤフラムに接続された接続部材と、前記ポンプ室へのエアの流入のみを許容する吸気弁と、前記ポンプ室からのエアの流出のみを許容する排気弁とを備えたエアポンプであって、
前記ポンプケース内には、前記クランク室の周囲に複数のポンプ室が配設されたことを特徴とするエアポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のエアポンプにおいて、前記クランク室を密閉したことを特徴とするエアポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエアポンプにおいて、前記駆動モータは前記クランク室の外に配置されると共に少なくとも一部が外気に露出し、前記ポンプケース内に一対のダイヤフラムを対向して配置することにより、前記クランク室を中心に一対のポンプ室が対向して配設されることを特徴とするエアポンプ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエアポンプにおいて、前記接続部材は、前記複数のダイヤフラムごとに独立していると共に、前記接続部材のそれぞれの中心線が前記駆動モータの軸方向と直交する同一平面上に位置するように前記クランク軸に取り付けられていることを特徴とするエアポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、駆動モータによって駆動させられるクランク軸に接続されたダイヤフラムを用いて気体を吸排気するエアポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエアポンプとしては、図７に示すように、エアを吸排気するポンプ室１と、このポンプ室１に設けられた貫通孔１ａを覆うダイヤフラム２と、ポンプ室１上に配置された駆動モータ３と、一端が駆動モータ３に接続され、他端が接続部材４を介してダイヤフラム２に接続されたクランク軸５とを備えたものが知られている。
【０００３】
接続部材４はベアリング４ａを介してクランク軸５に対して直交する方向に沿って取り付けられ、ダイヤフラム２と同心に固定されている。
【０００４】
このエアポンプは、駆動モータ３で回転させられるクランク軸５及び接続部材４によりダイヤフラム２が変形させられ、ポンプ室１内の容積を変化させている。そして、容積が拡大したときにポンプ室１内に吸気し、容積が縮小したときにポンプ室１内から排気する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のエアポンプでは、気体を吸排気するポンプ室１が一つしかなく、吸排気流量を増加するためにはダイヤフラム２を大型化しなければならなかった。さらに、この大型化したダイヤフラム２の往復運動に伴って気体の吸排気時に大きな脈動が生じていた。
【０００６】
したがって、この発明は、気体の吸排気流量を増加すると共に、小型化を図ることが可能なエアポンプを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明のエアポンプは、ポンプケースと、このポンプケース内をポンプ室及びクランク室に区画するダイヤフラムと、駆動モータの出力軸に取り付けられ且つクランク室に配設されたクランク軸と、一端がクランク軸に回動自在に取り付けられ且つ他端がダイヤフラムに接続された接続部材と、ポンプ室へのエアの流入のみを許容する吸気弁と、ポンプ室からのエアの流出のみを許容する排気弁とを備え、ポンプケース内には、クランク室の周囲に複数のポンプ室を配設したことを特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、複数のポンプ室でそれぞれ吸気すると共に、これらのポンプ室からそれぞれ排気することができるので、ダイヤフラムを大型化することなく吸排気流量を増加することができる。
【０００９】
また、ダイヤフラムが大きくならないので、このダイヤフラムの一回の往復動にかかるエアの吸排気量が少なくて脈動が大きくならず、ポンプケースの小型化を図ることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１に示す１０はエアポンプであり、このエアポンプ１０のポンプケース１１内にはクランク室１４が形成されている。そして、ポンプケース１１内に配置された第１ダイヤフラム２１によって第１ポンプ室１２とクランク室１４とが区画され、第２ダイヤフラム２２によって第２ポンプ室１３とクランク室１４とが区画されている。さらに、駆動モータ１５が配置されたモータ室１６は、隔壁１７によってクランク室１４の外に区画されている。
【００１２】
また、図２に示すようにクランク室１４は、閉塞壁１４ａにより外気と区画されると共に、閉塞壁１４ａ、隔壁１７、第１、第２ダイヤフラム２１、２２によって密閉されている。
【００１３】
一方、モータ室１６は外気に連通しており、駆動モータ１５の少なくとも一部が外気に露出している。
【００１４】
そして、クランク室１４とモータ室１６とは、図２に示すように、駆動モータ１５の軸方向に沿って並列されている。また、第１、第２ポンプ室１２、１３は、クランク室１４及びモータ室１６を挟むと共に、駆動モータ１５の軸方向と直交する方向に沿って対向している。そして、それぞれの側面がゴム板１ａを介して側壁１ｂによって覆われている。このゴム板１ａは、振動を緩衝したり、エア漏れを防止したり、エアの吸排気時に生じる騒音を吸音したりしている。
【００１５】
駆動モータ１５の出力軸１５ａは、隔壁１７に形成された図示しない貫通孔からクランク室１４内に突出し、このクランク室１４の中央に配置される。そして、この出力軸１５ａの先端部にはクランク軸３０が取り付けられている。
【００１６】
このクランク軸３０の後述するクランクピン３０ｂには、一端が第１ダイヤフラム２１に接続された第１接続部材３１の他端と、一端が第２ダイヤフラム２２に接続された第２接続部材３２の他端とがそれぞれ回動自在に取り付けられている。
【００１７】
第１、第２ダイヤフラム２１、２２は、ゴム等の柔軟性を備えた材質からなる同じ大きさの円盤状の薄膜であり、それぞれの中心部が第１、第２接続部材３１、３２の先端に取り付けられた取付部材２１ａ、２２ａに挟持されて固定されている。そして、この各ダイヤフラム２１、２２は、それぞれの軸方向が駆動モータ１５の軸方向に対して直交すると共に、互いに対向して位置している（図４、図５参照）。
【００１８】
第１、第２ポンプ室１２、１３は同じ容積を有する大きさに形成され、第１ポンプ室１２内は、吸気室１２ａと、排気室１２ｂと、さらに吸気室１２ａと排気室１２ｂとを連通する連通室１２ｃとに区画されている。また、第２ポンプ室１３内も同様に、吸気室１３ａと、排気室１３ｂと、連通室１３ｃとに区画されている。
【００１９】
吸気室１２ａ、１３ａには外気に連通した吸気口１２ｄ、１３ｄがそれぞれ形成され、排気室１２ｂ、１３ｂには外気や図示しないエアバッグ等に連通した排気口１２ｅ、１３ｅがそれぞれ形成されている（図３参照）。
【００２０】
また、図４に示すように、吸気室１２ａと連通室１２ｃとを連通する複数の通気孔１８は吸気弁１９ａによって連通室１２ｃ側が覆われ、連通室１２ｃ内へのエアの流入のみが許容されている。そして、排気室１２ｂと連通室１２ｃとを連通する複数の通気孔１８は排気弁１９ｂによって排気室１２ｂ側が覆われ、連通室１２ｃからのエアの流出のみを許容している。
【００２１】
同様に、吸気室１３ａと連通室１３ｃとを連通する複数の通気孔１８は吸気弁１９ａによって連通室１３ｃ側が覆われ、排気室１３ｂと連通室１３ｃとを連通する複数の通気孔１８は排気弁１９ｂによって排気室１３ｂ側が覆われている。
【００２２】
この吸気弁１９ａ及び排気弁１９ｂは、ゴム等の柔軟性を備えた材質によって、複数の通気孔１８を同時に覆うことができる大きさの円盤形状にそれぞれ形成されている。
【００２３】
クランク軸３０は、図５に示すように、駆動モータ１５の出力軸１５ａに対して僅かに偏心した装着部３０ａと、この装着部３０ａに対してさらに偏心したクランクピン３０ｂとを備えている。なお、装着部３０ａの外径よりもクランクピン３０ｂの外径の方が十分に小さくされており、少ないスペースで大きく偏心することができるようになっている。また、３０ｃは第１接続部材３１と第２接続部材３２との間に介装されたスペーサである。
【００２４】
クランクピン３０ｂに取り付けられた第１、第２接続部材３１、３２は、中間部の外径Ｒが同じ大きさに形成されると共に、同じ長さに形成された円筒形状を呈している。そして、クランクピン３０ｂに取り付けられたそれぞれの一端には、クランク軸３０の軸方向に開口した環状部３１ａ、３２ａが形成されて、この環状部３１ａ、３２ａにクランクピン３０ｂが挿通されている。なお、環状部３１ａ、３２ａとクランクピン３０ｂとの間には、ボールベアリンクＢがそれぞれ介装されている。
【００２５】
そして、環状部３１ａ、３２ａは、それぞれクランク軸３０の軸方向の厚みＷが中間部の外径Ｒのほぼ半分（Ｗ＝Ｒ／２）の大きさに形成され、第１、第２接続部材３１、３２の互いの中心線が同一平面上に位置するように、この環状部３１ａ、３２ａが組み合わされて取り付けられている。
【００２６】
そのため、第１、第２接続部材３１、３２のそれぞれの中心線は、駆動モータ１５の軸方向と直交する同一平面上に位置することとなる。
【００２７】
次に、このエアポンプ１０の作用について説明する。
【００２８】
このエアポンプ１０を駆動させるには、まず駆動モータ１５を駆動させて出力軸１５ａを回転させる。出力軸１５ａが回転すると、この出力軸１５ａに取り付けられたクランク軸３０が回転駆動し、クランク軸３０のクランクピン３０ｂが出力軸１５ａの軸線回りに回転する。
【００２９】
このクランクピン３０ｂの移動に伴って、クランクピン３０ｂに回動自在に取り付けられた第１接続部材３１は、第１ダイヤフラム２１の軸方向に沿って往復動し、第１ダイヤフラム２１を変形させる。
【００３０】
また、クランクピン３０ｂに回動自在に取り付けられた第２接続部材３２は、第２ダイヤフラム２２の軸方向に沿って往復動し、第２ダイヤフラム２２を変形させる。
【００３１】
このとき、第１、第２接続部材３１、３２は同じ方向に向かって同時に往復動する。つまり、図４において、第１接続部材３１が左方向に向かって移動すると、同時に第２接続部材３２が左方向に向かって移動する。
【００３２】
そして、第１ダイヤフラム２１が左方向に移動した場合には、連通室１２ｃの容積が拡大して負圧になる。これにより、吸気口１２ｄからエアが吸い込まれ、吸気室１２ａに流入した後に通気孔１８を介して吸気弁１９ａを押し開けて、連通室１２ｃ内に吸気される。
【００３３】
このとき、第２ダイヤフラム２２が左方向に移動して、連通室１３ｃの容積が縮小して高圧になる。これにより、連通室１３ｃ内のエアが通気孔１８を介して排気弁１９ｂを押し開けて排気室１３ｂに流入した後に、排気口１３ｅから排気される。
【００３４】
一方、第１ダイヤフラム２１が右方向に移動した場合には、連通室１２ｃの容積が縮小して高圧になる。連通室１２ｃ内のエアが通気孔１８を介して排気弁１９ｂを押し開けて排気室１２ｂに流入した後に、排気口１２ｅから排気される。
【００３５】
このとき、第２ダイヤフラム２２が右方向に移動して、連通室１３ｃの容積が拡大して負圧になる。これにより、吸気口１３ｄからエアが吸い込まれ、吸気室１３ａに流入した後に通気孔１８を介して吸気弁１９ａを押し開けて、連通室１３ｃ内に吸気される。
【００３６】
このように、ポンプケース１０内に区画されたクランク室１４の周囲に複数のポンプ室（第１、第２ポンプ室１２、１３）を配設することにより、複数のポンプ室（第１、第２ポンプ室１２、１３）のそれぞれからエアを吸排気することができて、複数のダイヤフラム（第１、第２ダイヤフラム２１、２２）を大型化することなくエアの吸排気流量を増加することが可能となる。
【００３７】
つまり、従来のように一つのダイヤフラムの一回の往復動にかかる吸排気流量をＱとすると、ポンプ室が二つの場合では、各ポンプ室（第１、第２ポンプ室１２、１３）からの吸排気流量をＱ／２とすれば同じ吸排気流量を得ることができる。したがって、各ダイヤフラム（第１、第２ダイヤフラム２１、２２）を大きくする必要がなくなって、ポンプケース１０の小型化を図ることが可能となる。
【００３８】
さらに、各ポンプ室（第１、第２ポンプ室１２、１３）の吸排気のタイミングをずらすことで各ポンプ室（第１、第２ポンプ室１２、１３）で生じる脈動が干渉して小さくなり、騒音や振動を抑制することが可能となる。
【００３９】
そして、第１、第２接続部材３１、３２が同じ長さであるので、この第１、第２接続部材３１、３２の一回の往復動にかかる第１、第２ダイヤフラム２１、２２の変形量が等しくなる。さらに、第１、第２接続部材３１、３２は同時に同じ方向に向かって移動するので、第１、第２ダイヤフラム２１、２２が変形してもクランク室１４内の容積は変化しない。
【００４０】
このため、クランク室１４を閉塞壁１４ａによって外気と区画し、密閉することが可能となる。そして、このクランク室１４からエアの吸排気時に生じる騒音が漏れることを防止して、消音を図ることができる。
【００４１】
さらに、この発明の実施の形態では、駆動モータ１５の少なくとも一部が外気に露出しているので、駆動モータ１５の周囲にエアを当てなくとも冷却することができる。このため、さらにクランク室１４の密閉性を高めることが可能となって、消音効果が向上する。
【００４２】
また、クランク室１４を挟んで第１、第２ポンプ室１２、１３が対向しており、第１、第２接続部材３１、３２及び第１、第２ダイヤフラム２１、２２が同一軸上で往復動することとなる。これにより、これらの動きが単純化して、第１ポンプ室１２と第２ポンプ室１３との吸排気動作の同期を図りやすくなって、製造しやすい。
【００４３】
そして、第１、第２接続部材３１、３２はそれぞれ第１、第２ダイヤフラム２１、２２に対して独立している。これにより、第１、第２ダイヤフラム２１、２２を変形させる力がそれぞれ、各ダイヤフラム２１、２２の変形をスムーズに行うことができる。
【００４４】
また、第１、第２接続部材３１、３２の中心線が、駆動モータ１５の軸方向と直交する同一平面上に位置するので、第１、第２ダイヤフラム２１、２２の中心線が同軸となって、各ダイヤフラム２１、２２の位置がずれることがなくなり、エアの吸排気時に生じる振動を抑制することができる。
【００４５】
以上、この発明の実施の形態の一つを図面により詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【００４６】
例えば、図６（ａ）に示すように、クランク軸３３の装着部３３ａに対して偏心するクランクピン３４の先端部３４ｃを、この装着部３３ａの中心を挟んで反対側に偏心させてもよい。
【００４７】
この場合、根元部３４ａには第１接続部材３１が取り付けられ、スペーサ３４ｂを介して反対側に位置する先端部３４ｃには第２接続部材３２が取り付けられている。
【００４８】
そして、駆動モータ１５が回転駆動するとクランク軸３３が回転し、このクランク軸３３の回転に伴って第１、第２接続部材３１、３２が移動する。そして、第１、第２ダイヤフラム２１、２２が変形させられる。
【００４９】
図６（ｂ）に示すように、クランクピン３４の根元部３４ａが左方向に移動すると、第１ダイヤフラム２１も左方向に移動する。このとき、クランクピン３４の先端部３４ｃは右方向に移動し、第２ダイヤフラム２２も右方向に移動する。
【００５０】
これにより、図示しない第１、第２ポンプ室の連通室がそれぞれ同時に拡大して吸気する。
【００５１】
また、図６（ｃ）に示すように、クランクピン３４の根元部３４ａが右方向に移動すると、第１ダイヤフラム２１も右方向に移動する。このとき、クランクピン３４の先端部３４ｃは左方向に移動し、第２ダイヤフラム２２も左方向に移動する。
【００５２】
これにより、図示しない第１、第２ポンプ室の連通室がそれぞれ同時に縮小して排気する。
【００５３】
このように、第１、第２ポンプ室のエアの吸気及び排気が同時に行うことができて、吸排気の効率がよくなる。さらに、クランクピン３４に作用する荷重の中心がずれにくく、クランク軸３３の回転による振動の発生を抑制し、騒音を抑えることができる。
【００５４】
【発明の効果】
この発明によれば、気体の吸排気流量を増加すると共に、小型化を図ることが可能なエアポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるエアポンプの要部を露出させた一部破断斜視図である。
【図２】この発明にかかるエアポンプの一部破断斜視図である。
【図３】この発明にかかるエアポンプの側壁を外した状態の側面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】ダイヤフラムの駆動部分を示す説明図である。
【図６】（ａ）この発明のクランク軸の他の例を示す斜視図である。
（ｂ）ダイヤフラムの駆動部分の他の例の吸気時を示す説明図である。
（ｃ）ダイヤフラムの駆動部分の他の例の排気時を示す説明図である。
【図７】
従来のエアポンプを模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
１０　　　　エアポンプ
１１　　　　ポンプケース
１２　　　　第１ポンプ室
１３　　　　第２ポンプ室
１４　　　　クランク室
１５　　　　駆動モータ
１５ａ　　　出力軸
１９ａ　　　吸気弁
１９ｂ　　　排気弁
２１　　　　第１ダイヤフラム
２２　　　　第２ダイヤフラム
３０　　　　クランク軸
３１　　　　第１接続部材
３２　　　　第２接続部材
【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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【図７】
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