(57)【要約】【課題】シャフトが軸方向にがたつくこと、転がり軸受ががたつくことにより騒音が大きく、また、ロータがシャフトの周りにがたつくことにより、騒音が大きくなる。【解決手段】モータシャフト２２２及びメカシャフト１２３を第１の転がり軸受１５５と第２の転がり軸受２３５で支承し、第１の転がり軸受１５５は、その内輪１５５ａにモータシャフト２２２を圧入して固定し、第２の転がり軸受２３５の内輪２３５ａとモータシャフト２２２に設けた止め具２２３の間にバネ２４１を設置して、２つの転がり軸受１５５，２３５の内輪１５５ａ，２３５ａを反発させる方向に与圧を与えてがたつきをなくする、または、メカシャフト１２３とロータ１２１間に樹脂製のキー１２４を介在させて動力を伝達するようにしてがたつきをなくする、ことにより騒音を低減する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状内壁を有するシリンダ内に、円筒形状のロータを前記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溝を設け、これらの溝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、前記ロータとベーンを挟み込むようにフロントプレートとリアプレートを前記シリンダの端面に配置して複数のポンプ空間を形成し、前記ロータの中心部にはシャフトを備えてポンプ機構部を構成し、前記リアプレートのポンプ機構部とは反対側にモータを配置し、前記モータが前記シャフトを駆動することにより、前記ポンプ空間が伸縮作用を生じるベーンロータリ型真空ポンプであって、
前記リアプレート内に第１の転がり軸受を備え、前期モータを収納するモータケーシング内に第２の転がり軸受を備え、これら第１と第２の転がり軸受で前記シャフトを支承し、前記第１の転がり軸受はその内輪に前記シャフトを圧入して固定し、前記第２の転がり軸受の内輪には前記シャフトを隙間嵌めの状態で挿入するととともに、この第２の転がり軸受の内輪と前記シャフトをバネで係合させて、前記第１の転がり軸受の内輪と第２の転がり軸受の内輪とを互いに軸方向に反発させる与圧を印加してなるベーンロータリ型真空ポンプ。
【請求項２】
前記第１の転がり軸受の外輪は、前記リアプレートに圧入固定あるいは接着剤で固定されてなる請求項１に記載のベーンロータリ型真空ポンプ。
【請求項３】
前記第２の転がり軸受の外輪は、前記モータケーシングに圧入固定あるいは接着剤で固定されてなる請求項１または２に記載のベーンロータリ型真空ポンプ。
【請求項４】
筒状内壁を有するシリンダ内に、円筒形状のロータを前記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溝を設け、これらの溝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、前記ロータとベーンを挟み込むようにフロントプレートとリアプレートを前記シリンダの端面に配置して複数のポンプ空間を形成し、前記ロータの中心部にはシャフトを備えてポンプ機構部を構成し、前記リアプレートのポンプ機構部とは反対側にモータを配置し、前記モータが前記シャフトを駆動することにより、前記ポンプ空間が伸縮作用を生じるベーンロータリ型真空ポンプであって、
前記シャフトと前記ロータ間に樹脂製の樹脂キーを介在させて動力を伝達してなるベーンロータリ型真空ポンプ。
【請求項５】
前記樹脂キーは円盤とその外周部に備えた複数の柱状突起物から構成され、前記樹脂キーが前記シャフトの端面と前記フロントプレート間に配置されてなる請求項４に記載のベーンロータリ型真空ポンプ。
【請求項６】
前記樹脂キーは、その材質がポリオキシメチレン（ポリ・アセタール樹脂）よりなる請求項４または５に記載のベーンロータリ型真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルレスで使用するベーンロータリ型真空ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のオイルレスで使用するベーンロータリ型真空ポンプにおいては、ロータはシャフトに対して軸方向に自由に動くことができる構成になっている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来のベーンロータリ型の回転真空ポンプを側面から見た図であり、一部を断面で示した図で、図６は、図５のロータ回りを拡大して示す要部の断面図である。図５及び図６において、ポンプ機構部のケーシングは、平板状のベース３３１と、ベース３３１の他面側に位置するシリンダ部材６０と、シリンダ部材６０をベース３３１とともに挟み込む蓋部材７０とを含み、ロータ８０とケーシングとの間、特に、ロータ８０の両端面の部分に特定のスペーサ部材５００，５００’を配置している。
【０００４】
ロータ８０を支持する回転駆動軸３２は、断面Ｄ形状に部分的にカットされた一面部分を有し、それに適合するロータ８０の中心孔とキー結合している。そのため、回転駆動軸３２上において、ロータ８０は軸心方向に移動可能であるが、回転方向に対しては回転駆動軸３２と一体である。
【０００５】
また、スペーサ部材５００，５００’は、ロータ８０とケーシングとの間に適正なクリアランスを確保するとともに、軸方向に動こうとするロータ８０に対するストッパとして機能するものとなっている。
【特許文献１】特開２００２−１９５１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらこのような従来の構成では、ロータが回転する時、ロータが中心穴とシャフト間の隙間でがたつき、騒音が大きくなるという課題を有していた。また、転がり軸受で支承されるシャフトも、転がり軸受のガタの範囲で軸方向に自由に動くことができる構成になっており、シャフトが転がり軸受内で軸方向にがたつくことにより、同様に騒音が大きくなる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、ポンプ機構部を構成する部品において組立て上の隙間があっても、運転時の騒音を抑制できるベーンロータリ型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】
【０００８】
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真空ポンプは、シャフトを第１と第２の転がり軸受で支承し、第１の転がり軸受はその内輪にシャフトを圧入して固定し、第２の転がり軸受の内輪にはシャフトを隙間嵌めの状態で挿入するととともに、この第２の転がり軸受の内輪とシャフトをバネで係合させて、第１の転がり軸受の内輪と第２の転がり軸受の内輪とを互いに軸方向に反発させる与圧を印加する、という構成としたものである。
【０００９】
これによって、シャフトはバネの力を受けて第１の転がり軸受の方向に押し付けられるとともに、第１の転がり軸受の内輪と第２の転がり軸受の内輪はこのバネの力で互いに反
対方向に押されるので、転がり軸受内の内輪と外輪の隙間が無くなって、運転時にシャフトと転がり軸受ががたつかなくなり、騒音が低くなる。
【００１０】
また、本発明のベーンロータリ型真空ポンプは、シャフトとロータ間に樹脂製のキーを介在させて動力を伝達する構成としたものである。
【００１１】
これによって、ポンプ機構部のロータの中心穴とシャフト間に隙間があっても、運転時のがたつきによって発生する衝撃音が樹脂製のキーによって緩和されて、騒音が低くなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のベーンロータリ型真空ポンプは、ポンプ機構部の隙間から生じるがたつき音を低減することにより、運転時の騒音を低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、筒状内壁を有するシリンダ内に、円筒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溝を設け、これらの溝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、ロータとベーンを挟み込むようにフロントプレートとリアプレートをシリンダの端面に配置して複数のポンプ空間を形成し、ロータの中心部にはシャフトを備えてポンプ機構部を構成し、リアプレートのポンプ機構部とは反対側にモータを配置してシャフトを駆動するベーンロータリ型真空ポンプにおいて、リアプレート内に第１の転がり軸受を備え、モータを収納するモータケーシング内に第２の転がり軸受を備え、これら第１と第２の転がり軸受でシャフトを支承し、第１の転がり軸受はその内輪にシャフトを圧入して固定し、第２の転がり軸受の内輪には前記シャフトを隙間嵌めの状態で挿入するととともに、この第２の転がり軸受の内輪とシャフトをバネで係合させて、第１の転がり軸受の内輪と第２の転がり軸受の内輪とを互いに軸方向に反発させる与圧を印加する構成とすることにより、シャフトはバネの力を受けて第１の転がり軸受の方向に押し付けられるとともに、第１の転がり軸受の内輪と第２の転がり軸受の内輪はこのバネの力で互いに反対方向に押されるので、転がり軸受内の内輪と外輪の隙間が無くなって、運転時にシャフトと転がり軸受ががたつかなくなり、騒音を低くすることができる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明のベーンロータリ型真空ポンプにおいて、第１の転がり軸受の外輪がリアプレートに圧入固定あるいは接着剤で固定される構成とすることにより、第１の転がり軸受の外輪がリアプレートに密着しするので、転がり軸受とリアプレート間の隙間が無くなり、その結果、隙間を通じてモータ部からポンプ機構部への空気の漏れこみが無くなることとなり、真空ポンプの体積効率（性能）を高くすることができる。
【００１５】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明のベーンロータリ型真空ポンプにおいて、第２の転がり軸受の外輪がモータケーシングに圧入固定あるいは接着剤で固定される構成とすることにより、第２の転がり軸受の外輪がモータケーシングに密着するので、その外輪とモータケーシングとのすべりが無くなることとなり、その結果、第２の転がり軸受の収納部での摩耗がなくなり、真空ポンプを長寿命化することができる。
【００１６】
第４の発明は、筒状内壁を有するシリンダ内に、円筒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溝を設け、これらの溝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、ロータとベーンを挟み込むようにフロントプレートとリアプレートをシリンダの端面に配置して複数のポンプ空間を形成し、ロータの中心部にはシャフトを備えてポンプ機構部を構成し、リアプレートのポンプ機構部とは反対側にモータを配置してシャフトを駆動するベーン
ロータリ型真空ポンプにおいて、シャフトとロータ間に樹脂製の樹脂キーを介在させて動力を伝達する構成とすることにより、ポンプ機構部のロータの中心穴とシャフト間に隙間があっても、運転時のがたつきによって発生する衝撃音が樹脂キーによって緩和されることとなり、その結果騒音を低くすることができる。
【００１７】
第５の発明は、特に、第４の発明のベーンロータリ型真空ポンプにおいて、樹脂キーは円盤とその外周部に備えた複数の柱状突起物から構成され、この樹脂キーがメカシャフトの端面とフロントプレート間に配置される構成とすることにより、複数の柱状突起物のキーによりメカシャフトからロータに確実に力を伝達するとともに、複数の樹脂製のキーで衝撃を分担して受けることにより衝撃を緩和し、樹脂キーの長寿命化を図ることができる。
【００１８】
第６の発明は、特に、第４あるいは第５の発明のベーンロータリ型真空ポンプにおいて、樹脂キーの材質をポリオキシメチレン（ポリ・アセタール樹脂）とすることにより、樹脂キーの機械強度を上げることができるとともに、樹脂キーの射出成型が可能となり、その結果、造りやすい真空ポンプを提供することができる。
【００１９】
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。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるベーンロータリ型真空ポンプの断面図で、図２は、実施の形態１におけるベーンロータリ型真空ポンプのポンプ機構部断面図である。
【００２１】
図１及び図２において、本発明のベーンロータリ型真空ポンプは、ポンプ機構部１００と、ポンプ機構部１００を駆動するモータ部２００と、モータ部２００を冷却する冷却回路部３００とにより構成されている。
【００２２】
ポンプ機構部１００は、筒状内壁を有するシリンダ１１１と、円筒形状のロータ１２１と、自己潤滑性材質よりなるベーン１３１と、これらを挟み込んで複数のポンプ空間１６１を形成させるフロントプレート１４１とリアプレート１５１から構成されている。ロータ１２１はシリンダ１１１の中心軸から偏心した状態で配置され、このロータ１２１の中心軸方向に設けられた複数の溝１２２に、ベーン１３１が摺動可能な状態で嵌合されている。そしてこれらの両側には、フロントプレート１４１とリアプレート１５１が隣接配置され、ポンプ空間１６１を形成している。またロータ１２１の中心軸にはメカシャフト１２３が備えられており、このメカシャフト１２３が回転することで、ロータ１２１が回転し、それに伴ってベーン１３１がロータ溝１２２の内部で移動する。運転中はベーン１３１の先端がシリンダ１１１の内壁と接触摺動することにより、ポンプ空間１６１が仕切られ、吸入・圧縮・吐出を繰り返し、ポンプ機能を果たしている。
【００２３】
図２において、吸入ポート１４２、吐出ポート１４３はともにフロントプレート１４１に設けられており、吸入ポート１４２から吸い込まれた作動流体はポンプ空間１６１に至り、ベーン１３１によって閉じ込められた後、回転とともに圧縮され、吐出ポート１４３より排気される。このサイクルにおいて、ベーン１３１がシリンダ１１１の内壁から離れてしまう、いわゆるベーンジャンピング現象を抑制するために、フロントプレート１４１に背圧溝１４４を設け、ベーン１３１のベーン背面１３２に圧力を印加し、強制的にベーン先端をシリンダ１１１の内壁に押さえつけている。この背圧溝１４４は複数に分割されており、ベーン１３１の回転位相により、背圧を変えることで、各回転位置で最適な背圧を与えている。
【００２４】
モータ部２００は、ステータ２１１とモータロータ２２１とモータケーシング２３１から構成されている。ステータ２１１はエンドプレート１５１とモータケーシング２３１で両側から挟み込まれ、その内部にモータロータ２２１を備えている。モータロータ２２１の中心軸にはモータシャフト２２２が備えられており、その一端はリアプレート１５１内に設けられた第１の転がり軸受１５５で支承され、他端はモータケーシング２３１内に設けられた第２の転がり軸受２３５により支承されている。ここで用いられる転がり軸受としては、グリス封入タイプのボールベアリングが望ましい。またモータシャフト２２２とメカシャフト１２３は一体型のシャフトとなっており、モータロータ２２１の回転が直接ロータ１２１の回転となるため、動力の伝達ロスは発生しない。
【００２５】
冷却回路部３００は、冷却ファン３１１とエアーガイド３２１から構成されている。モータシャフト２２２のポンプ機構とは反対側の端部に冷却ファン３１１を取り付け、その周りをエアーガイド３２１で囲い、風の分散を防いでいる。またモータケーシング２３１の軸方向端面には複数の貫通穴が設けられており、風回路を形成することでモータ部２００の冷却を行っている。
【００２６】
さて、第１の発明に対応して、第１の転がり軸受１５５は、その内輪１５５ａにモータシャフト２２２を圧入して固定し、第２の転がり軸受２３５の内輪２３５ａにはモータシャフト２２２を隙間嵌めの状態で挿入している。また、この第２の転がり軸受２３５の内輪２３５ａとモータシャフト２２２に設けた止め具２２３との間にはバネ２４１を設置し、第１の転がり軸受１５５の内輪１５５ａと第２の転がり軸受２３５の内輪２３５ａとを互いに軸方向に反発させる与圧を印加している。なお、本実施の形態ではバネ２４１にコイルバネを使用しているが、波型バネでも良い。
【００２７】
この構成により、モータシャフト２２２（メカシャフト１２３）は、バネ２４１の力で常にポンプ機構部１００方向へと押し付けられることになり、運転中に軸方向にがたつくことが無くなる。また、同時に、このバネ２４１の力により、第１の転がり軸受１５５の内輪１５５ａはポンプ機構部１００方向に、一方第２の転がり軸受２３５の内輪２３５ａは冷却回路３００方向に押し付けられることになり、それぞれの内外輪間に存在するボールのがたつきが抑制されることとなる。このようにモータシャフト２２２と第１と第２の転がり軸受１５５，２３５は、運転中にがたつくことが無くなり、騒音が低くなるという効果が得られる。
【００２８】
また、ポンプ機構部１００においては、ロータ１２の回転によりポンプ空間１６１の圧力が大気圧力より低下するので、モータ部２００近傍に存在する空気は、第１の転がり軸受１５５の外輪１５５ｂ周りの隙間、その後メカシャフト１２３とリアプレート１５１中心穴間の隙間を経て、ポンプ空間１６１に流れ込もうとする。この時、本実施の形態では、第１の転がり軸受１５５がリアプレート１５１内でポンプ機構部１００側へ常に押されるので、外輪１５５ｂの端面はリアプレート１５１に密着することになり、前記空気の流れ込みが遮断される。これにより、吸入ポート１４２から吸い込まれる空気の量が増加して、真空ポンプの体積効率（性能）が高くなる。さらに、モータ部２００近傍の空気が流れ込まなくなることから、モータステータ２１１に含まれる臭い物質がポンプ空間１６１に流れ込むこともなくなり、吐出ポート１４３から吐き出される空気の臭いの問題も無くなるという効果も得られる。
【００２９】
第２の発明に対応して、第１の転がり軸受１５５の外輪１５５ｂはリアプレート１５１に圧入固定あるいは接着剤で固定されている。これにより、第１の転がり軸受１５１の外輪１５５ｂがリアプレート１５５に密着しするので、第１の転がり軸受１５５とリアプレート１５１間の隙間が無くなり、その結果、隙間を通じてモータ部２００からポンプ機構部１００への空気の漏れこみが無くなることとなり、真空ポンプの体積効率（性能）を一
層高くすることができる。また、前記と同様にモータステータ部２１１に起因する臭いの問題も解決することが出来る。
【００３０】
第３の発明に対応して、第２の転がり軸受２３５の外輪２３５ｂはモータケーシング２３１に圧入固定あるいは接着剤で固定されている。これにより、第２の転がり軸受２３５の外輪２３５ｂがモータケーシング２３５に密着するので、外輪２３５ｂとモータケーシング２３５とのすべりが無くなることとなり、その結果、第２の転がり軸受２３５の収納部の摩耗がなくなり、ひいては真空ポンプの長寿命化を図ることが出来る。
【００３１】
（実施の形態２）
図３および図４は、本発明の実施の形態２におけるベーンロータリ型真空ポンプの断面図である。
【００３２】
本実施の形態は、第４〜６の発明に係わり、実施の形態１で示したベーンロータリ型真空ポンプにおいて、メカシャフト１２３とロータ１２１間に樹脂製の樹脂キー１２４を介在させて動力を伝達する構成としている。一般には、ポンプ機構部１００のロータ１２１の中心穴とメカシャフト１２３間にはロータ１２１が軸方向に自由に動くことができるように微小な隙間が設けてあるので、運転時には、ロータ１２１はメカシャフト１２３の周りを微小振動（がたつき）して衝撃音が発生する。しかしながら、本実施の形態では、樹脂キー１２４を介在させているのでその衝撃音が樹脂で緩和されることとなり、その結果、騒音を低くすることができる。
【００３３】
第５の発明に対応して、第４図に示すように、樹脂キー１２４は円盤１２５とその外周部に備えた３つのの柱状突起物１２６から構成され、この樹脂キー１２４がメカシャフト１２３の端面とフロントプレート１５１間に配置されている。この構成により、３つの柱状突起物１２６のキーによりメカシャフト１２３からロータ１２１に確実に力が伝達されるとともに、３つのの樹脂製のキーが衝撃を分担して受けることにより衝撃を緩和し、樹脂キー１２４の長寿命化を図ることができる。なお、樹脂キー１２４の形状は、前記の円盤＋複数の柱状突起物に限定されるものではなく、通常の直方体のキー（平行キー）であってもその材質が樹脂であれば、騒音低減効果は得られる。
【００３４】
第６の発明に対応して、樹脂キー１２４の材質をポリオキシメチレン（ポリ・アセタール樹脂）にしている。例えば、ポリプラスチックス（株）のジュラコン（登録商標）が好適であり、ポリオキシメチレンの中でも、アセタール・コポリマーが熱的に安定して望ましい。これにより樹脂キーの機械強度を上げることができるとともに、樹脂キーの射出成型が可能となり、製造が容易な真空ポンプを提供することができる。
なお、実施の形態１の発明と、実施の形態２の発明とを組み合わせることはもちろん可能であり、より騒音を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかるベーンロータリ型真空ポンプは、シャフトおよび転がり軸受のがたつきを防止すると共に、ロータとシャフト間のがたつきによる衝撃音を緩和することにより、騒音低減を図ることができるので、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】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるベーンロータリ型真空ポンプの断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるベーンロータリ型真空ポンプのポンプ機構部断面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるベーンロータリ型真空ポンプの断面図
【図４】本発明の実施の形２におけるベーンロータリ型真空ポンプのキーとその嵌め合い部の斜視図
【図５】従来のベーンロータリ型の回転真空ポンプを側面から見た図であり、一部を断面で示した図
【図６】図５のロータ回りを拡大して示す要部の断面図
【符号の説明】
【００３７】
１００  ポンプ機構部
１１１  シリンダ
１２１  ロータ
１２２  ロータ溝
１２３  メカシャフト
１２４  樹脂キー
１２５  円盤
１２６  柱状突起物
１３１  ベーン
１４１  フロントプレート
１５１  リアプレート
１５５  第１の転がり軸受
１５５ａ  内輪
１５５ｂ  外輪
１６１  ポンプ空間
２００  モータ部
２２２  モータシャフト
２３１  モータケーシング
２３５  第２の転がり軸受
２３５ａ  内輪
２３５ｂ  外輪
２４１  バネ
【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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