(57)【要約】【課題】ロータ外周および端面振れを抑制し、同時にロータとメカシャフトの接着強度を向上させ、低騒音かつ高信頼性を実現できるベーンロータリ型空気ポンプの提供を目的とすること。【解決手段】ロータ７の中心軸部に、一方向に径が拡大するメカシャフト挿入穴を設けることで、メカシャフト挿入穴径の小さい箇所でロータの外周および端面の振れを抑制し、体積効率を向上させ、メカシャフト挿入穴径の大きい箇所で接着剤を保持し、ロータとシャフトの強固な接着を可能とし、信頼性を向上させることができる。【選択図】図１
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【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前記シリンダの円筒状内壁の中心軸と前記ロータの中心軸を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カーボン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、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、前記ロータの中心軸部に、一方向に径が拡大するメカシャフト挿入穴を設けてなるベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項２】
前記メカシャフト挿入穴の内径を段付形状にしてなる請求項１に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項３】
前記メカシャフト挿入穴の径拡大部の内径をテーパ形状にしてなる請求項２に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項４】
前記メカシャフト挿入穴の内面に接着剤を塗布した後、前記メカシャフトを挿入してなる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項５】
前記メカシャフト挿入穴の前記メカシャフトの出口側の端面に面取りを施してなる請求項１から請求項４のいずれか１項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の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸受とシャフトの結合に関して特許文献１に記載の技術が提案されている。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の軸受とシャフトの結合を示す断面図である。図５に示すように、軸受１とシャフト２の結合は、軸受１とシャフト２の嵌合接触部分の中間部の内径を拡大することで接着剤溜まり３を設けていた。シャフト２に塗布した嫌気性接着剤が接着剤溜まり３に封入し、接着剤溜まり３内の空気が遮断されることで接着剤が固化し、強力な接着保持力を発生することで結合していた。
【特許文献１】特開昭５３−１０９０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では小径の軸受の場合、加工工具が限定されるため、嵌合接触部の中間部のみの軸受内径を拡大することが難しいという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ロータ内径とシャフトの嵌合精度の向上と接着強度の確保を両立し、性能と信頼性を向上させたベーンロータリ型空気ポンプの提供を目的とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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空気ポンプは、ロータの中心軸部に、一方向に径が拡大するメカシャフト挿入穴を設けたものである。
【０００７】
これによって、メカシャフト挿入穴の径が小さい箇所は、メカシャフトとの嵌合隙間が詰まり、ロータ外周および端面の振れ回りを抑制が可能となる。また、メカシャフト挿入穴の径が大きい箇所が接着剤溜まりとなり、ロータとシャフトの強固な接着が可能となる。
【０００８】
よって、ロータの回転にともなうロータとシリンダの径方向隙間および軸方向隙間の変化量を抑えることができるため、ポンプ機構部の内部漏れを抑制でき、流量低下および漏れによる騒音を防ぐことができる。また、ロータとメカシャフトの接着強度が上がり、ポンプの信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のベーンロータリ型空気ポンプは、ロータの外周および端面の振れ回りの抑制と、ロータとメカシャフトの接着強度の確保を両立し、性能と信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、ロータの中心軸部に、一方向に径が拡大するメカシャフト挿入穴を設けることで、ロータの外周および端面の振れ回りを抑制できるため、ロータの回転にともなうロータとシリンダの径方向隙間および軸方向隙間の変化量を抑え、漏れを抑制でき、流量低下や漏れによる騒音を防ぐことができる。また、メカシャフト挿入穴の径が大きい箇
所が接着剤溜まりとなり、ロータとシャフトの強固な接着が可能となり、信頼性を向上させることができる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明のメカシャフト挿入穴の内径を段付形状にすることで、加工の容易性を向上させながら、流量低下の抑制と信頼性の向上が両立できる。
【００１２】
第３の発明は、特に第２の発明のメカシャフト挿入穴の内径をテーパ形状にすることで、メカシャフト挿入時に接着剤が掻き出されにくくなり、接着強度をさらに向上させることができる。
【００１３】
第４の発明は、特に第３の発明のメカシャフト挿入穴の内面に接着剤を塗布した後、メカシャフトを挿入することで、ロータのエンドプレート側端面およびスリット内への接着剤の付着を防止し、ポンプの入力の安定性を向上できる。
【００１４】
第５の発明は、特に第４の発明のメカシャフト挿入穴のメカシャフト出口側の端面に面取りを施すことで、メカシャフト挿入時にメカシャフトが掻き出した接着剤のスリット内への侵入を防止し、余剰な接着剤を容易に拭き取ることができ、ロータ接着時の作業性を向上させることができる。
【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、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。
【００１７】
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４と直流モータ５で構成している。
【００１８】
筒状内壁を有し、内周面に陽極酸化処理されたシリンダ６内に、円筒形状のロータ７をシリンダ６の円筒状内壁の中心軸とロータ７の中心軸を偏心させた状態で配置し、ロータ７にはその中心軸方向に複数のスリット８を設け、これらのスリット８には自己潤滑性を有するカーボン材質よりなる板状のベーン９を摺動可能な状態で嵌合させ、フロントプレート１０とエンドプレート１１をロータ７とベーン９を挟み込むようにシリンダ６の端面に配置して複数のポンプ空間７を形成し、ロータ７の中心軸にはエンドプレート１１の反メカ側に配置された直流モータ５のモータシャフトを兼ねるメカシャフト１２が結合されており、フロントプレート１０に圧入されたボール軸受け１３およびエンドプレート１１に圧入されたボール軸受け１４で回転可能に支持することでポンプ機構部４を構成している。
【００１９】
図３にロータ７とメカシャフト１２の接着の順序を示す。
【００２０】
ロータ７の中心軸部に設けたメカシャフト挿入穴２４は、シャフト挿入口１４からロータ７の軸方向中央までを位置決め部１５、ロータ７の軸方向中央からロータ７のフロントプレート側端面１６までを接着部１７とし、位置決め部内径２１より接着部内径２２を大きく設定し、段付形状としている。また、メカシャフト挿入穴２４のフロントプレート側端面１６には面取りを施している。ロータ７のメカシャフト挿入穴２４の内径は２．０ｍｍであり、メカシャフト挿入穴２４の中心付近のみ内径を拡大することは加工上難しい。
【００２１】
メカシャフト１２内径とメカシャフト１２外径のクリアランスは、位置決め部１５が３
μｍから５μｍ、接着部１７が５０μｍから１００μｍであり、面取り部１８は０．５ｍｍの面取りを施している。
【００２２】
ロータ７には嫌気性接着剤２３を接着部１７内径に塗布してから、メカシャフト１２をメカシャフト挿入口１４から挿入する。メカシャフト１２はロータ７を貫通し、メカシャフト出口１９から飛び出した状態で接着される。このとき、エンドプレートはすでにモータ部に組み付けられており、ロータ７接着後にエンドプレート１１を取り外すことができない。そのため、メカシャフト１２に接着剤２３を塗布すると、ロータ７のエンドプレート１１側端面がメカシャフト１２に塗布した接着剤２３を掻きとってしまい、ここに接着剤２３が堆積していく。その結果、ロータ７とエンドプレート１１が接着されたり、スリット８内に接着剤２３が流れ込む可能性がある。
【００２３】
位置決め部１５はクリアランスが狭いため、メカシャフト１２に対するロータ７の偏心および傾きが抑制でき、ロータ７が回転したときのロータ７の外周および上下端面の振れが少なくなり、シリンダ６やフロントプレート１０およびエンドプレート１１とのクリアランスの変化量が抑制でき、運転時の空気の内部漏れが抑えられるため、体積効率を向上および漏れによる騒音の抑制が可能となる。
【００２４】
接着部１７はクリアランスが広いため、接着剤２３が掻き出される量が少なく、メカシャフト１２と接着部１７内径の強固な接着が可能となり、信頼性が向上できる。また、接着剤２３がメカシャフト１２によって掻き出された場合においても、接着剤２３は面取り部１８に堆積するため、スリット８内に掻き出された接着剤２３が流れ込むことはなく、また、空気と触れる面積が大きいため、接着剤２３が固まることはなく、ロータ７接着後でも接着剤２３の拭き取りが容易である。
【００２５】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるベーンロータ７リ型空気ポンプの断面図である。
【００２６】
本実施の形態においては、ロータ７の接着部１７をテーパ形状２０としている。
【００２７】
接着剤２３は接着部１７の内径面に塗布すると表面張力が働き、均一な膜厚になる。そのため、フロントプレート側端面１６に近くの接着部１７内径は、ロータ７中央部の接着部１７内径に比べて、メカシャフト１２外径と接着剤２３層内径のクリアランスが大きくなり、ここでメカシャフト１２挿入時に掻き出される余剰な接着剤２３が保持できる。
【００２８】
よって、面取り部１８にあふれ出る余剰接着剤２３の量を低減可能であり、拭き取り作業をより容易に行うことができ、ロータ７接着時の作業効率をさらに向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
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、体積効率が高く、低騒音かつ高信頼性であるため、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】
【００３０】
【図１】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軸方向の断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるベーンロータリ型空気ポンプの半径方向の断面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるロータとメカシャフトの接着の順序を示す軸方向の断面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるベーンロータリ型空気ポンプの軸方向の断面図
【図５】従来の軸受とシャフトの接着過程を示す断面図
【符号の説明】
【００３１】
１  軸受
２  シャフト
３  接着剤溜まり
４  ポンプ機構部
５  モータ部
６  シリンダ
７  ロータ
８  スリット
９  ベーン
１０  フロントプレート
１１  エンドプレート
１２  メカシャフト
１３，１４  ボール軸受
１５  位置決め部
１６  フロントプレート側端面
１７  接着部
１８  面取り部
１９  メカシャフト出口
２０  テーパ形状
２１  位置決め部内径
２２  接着部内径
２３  接着剤
【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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