(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】ポンプ空間１０４が吸入口１３１から吸入ポート１１３ａ，ｂの間に６０度から１２０度の屈曲を１か所以上設け、途中に吸音材１５０を配設した吸入経路をシリンダ１０３内に形成することで、ポンプ空間１０４から漏れ出すベーンの摺動音や圧縮した空気の漏れによる膨張音を直接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
2005330895.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と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、前記吸入口から前記吸入ポートの間に６０度から１２０度の屈曲を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】
前記吸入口を前記シリンダ外周部に設けてなる請求項１に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項３】
複数の前記吸入経路を設けてなる請求項２に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項４】
前記吸入経路の途中に吸音材を設けてなる請求項１から請求項３に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項５】
前記吸入口にフィルタ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３、図４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３および図４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１００とを備える。ポンプ機構部１００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。
【０００４】
したがって、ポンプ機構部１００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３２と一体である。
【０００５】
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（ここでは、４つ）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。
【０００６】
ポンプ機構部１００における各ポンプ空間１０４の構成については、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面構造を示す図４が明らかにしており、また、図４によって、ポンプ機構部１００のポンプ作用を知ることができる。図４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。
【０００７】
たとえば、ロータ１０７が、図４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号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、吸入口１３１がポンプ空間１０４に貫通しているため、ポンプ運転時にベーン１０９先端とシリンダ１０３内面の摩擦や、ベーン１０９側面とベーンスリット１０８内の摩擦によって発生する摺動音や、ベーン１０９端面とエンドプレート１１２やフロントプレート１１１の摩擦によって発生する摺動音や、ポンプ空間１０４内で圧縮された空気が、ひとつ前の低圧のポンプ空間１０４へ漏れるときに発生する空気の膨張音が、ポンプ空間１０４から直接、吸入口１３１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。
【０００９】
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１０９とシリンダ１０３や、ベーンスリット１０８や、エンドプレート１１２やフロントプレート１１１との摺動音や、ポンプ空間１０４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】
【００１０】
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、ポンプ空間が吸入口から吸入ポートの間に６０度から１２０度の屈曲を１か所以上設けた吸入経路を形成したものである。
【００１１】
これによって、ポンプ運転時でも、ベーンとシリンダ内壁、ベーンとベーンスリット、および、ベーンとエンドプレート及びフロントプレート、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、ポンプ寸法を拡大することなく抑制でき、静音運転が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
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、寸法を拡大することなく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】
【００１３】
第１の発明は、ポンプ空間が吸入口から吸入ポートの間に６０度から１２０度の屈曲を１か所以上設けた吸入経路を形成することにより、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、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。
【００１４】
第２の発明では、第１の発明の吸入口をシリンダ外周部に設けることにより、吸入口面積選択の自由度が広がり、吐出流量に見合った吸入口面積を設定できるため、吸入口での圧力損失を低減でき、吸入抵抗の低減が可能となるため、ポンプ吸入口からポンプの外へ漏れ出す騒音を抑制しながら吐出流量の確保が可能となる。
【００１５】
第３の発明では、第２の発明の吸入経路を複数設けることにより、吸入経路の圧力損失を低減でき、吸入抵抗の低減が可能となるため、吸入口からポンプの外へ漏れ出す騒音を抑制しながら空気吸入量が増加し、さらなる吐出流量の増大が可能となる。
【００１６】
第４の発明では、第１から第３の発明における吸入経路の途中に吸音材を設けることにより、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。
【００１７】
第５の発明では、第１から第４の発明の吸入口にフィルタを設けることにより、吸入口
からポンプの外へ漏れ出す騒音を抑制しながら、ポンプ空間への異物混入の防止が可能となる。
【００１８】
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。
【００１９】
（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空気ポンプの断面図で、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２０】
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。
【００２１】
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溝１０８を設け、これらの溝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とをロータ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。
【００２２】
ロータ１１０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に圧入されたボール軸受け１１６およびエンドプレート１１２に圧入されたボール軸受け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。
【００２３】
直流モータ１１９は電源部１２７を備え、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。
【００２４】
かかる構成によれば、電源部１２７から入力された電流を得て、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。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。
【００２５】
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溝１０８に沿って飛び出すことで、ポンプ空間１０４を形成する。
【００２６】
同時にフィルタ２００を通過して吸入口１３１から吸入された空気は、吸音材１５０の配置されたシリンダ１０３に設けられた貫通穴１０５を通じて、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に流入する経路と、フロントプレート１１２に設けられた吸入ポート１１３ａからポンプ空間１０４に流入する経路の２経路からポンプ空間１０４に流入する。
【００２７】
流入した空気は、ロータ１０７の回転にともないポンプ空間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。
【００２８】
上記構成によれば、ポンプ空間１０４に吸入される空気は、フィルタ２００を通過する
ことで、空気中に存在する塵や埃をフィルタ２００で集塵できるため、ポンプ空間１０４への異物混入によるベーン１０９の損傷による性能低下やポンプロックの防止が可能となる。
【００２９】
また、シリンダ１０３側面に吸入口１３１を配設することで、フロントプレート１１１やエンドプレート１１２の側面への配設と比較して、吸入口１３１の面積選択の自由度が広がり、吐出流量に見合った吸入口面積を設定できるため、吸入口１３１での圧力損失を抑えることができ、吸入抵抗の低減が可能となるため、吐出流量の低下をの抑制が可能となる。
【００３０】
また、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および１１３ｂで１８０度（９０度で２回）屈曲させ、さらに貫通穴１０５から９０度屈曲させて吸入口１３１へ到達させることで、直接ポンプの外へ開放せず、吸入経路内で減衰させ、貫通穴１０５内に吸音材１５０を設けることで、ポンプ外へ漏れ出す騒音を低下させることが可能となる。
【００３１】
また、フロントプレート１１１とエンドプレート１１２とにそれぞれ吸入ポート１１３ａおよび１１３ｂを設けることで、吸入経路の圧力損失を低減でき、吸入抵抗の低減が可能となるため、さらなる吐出流量の低下をの抑制が可能となり、流量確保と騒音低減の両立を可能としている。
【００３２】
また、吸入経路の一部となる貫通穴１０５はシリンダ１０３内に一体成形するため、部品点数の増加の必要がなく、ポンプ外形寸法の拡大の必要もない。
【００３３】
なお、本実施の形態において、フィルタ２００を配設したが、吸音材１５０にフィルタの機能を兼用させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
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】
【００３５】
【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Ａ−Ａ断面図
【図３】従来のベーンロータリ型ポンプの断面図
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図
【符号の説明】
【００３６】
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  溝
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
１１３ａ、１１３ｂ  吸入ポート
１１４  吐出ポート
１１５  吐出口
１１９  直流モータ
１２６  連通路
１３１  吸入口
１５０  吸音材
２００  フィルタ
【図１】
2005330895.tif 000003
【図２】
2005330895.tif 000004
【図３】
2005330895.tif 000005
【図４】
2005330895.tif 000006