(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、公能力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】一方向に径が拡大する箇所を有するメカシャフトを設けることで、メカシャフト外径の大きい箇所ではロータ内径との隙間を小さく設定することでロータの外周および端面の振れを抑制でき、メカシャフト外径の小さい箇所ではロータ内径との隙間を大きく設定することで接着剤が保持しやすくなり、ロータとシャフトの強固な接着を可能とし、ポンプの性能と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、径が一方向に拡大する箇所を有するメカシャフトを設けてなるベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項２】
前記メカシャフトの軸方向断面を段付形状としてなる請求項１に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項３】
前記メカシャフトの軸方向断面をテーパ形状としてなる請求項１に記載のベーンロータリ型空気ポンプ。
【請求項４】
前記ロータの内径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】
前記ロータの内径面と前記ロータの端面で構成されるエッジ部に面取りを施してなる請求項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の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、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に封入され、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（例えば、特許文献１参照）。
【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】
【０００３】
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軸受内径の拡大が難しく、接着剤溜まりを形成しにくいという課題を有していた。
【０００４】
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】
【０００５】
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、一方向に径が拡大する箇所を有するメカシャフトを設けたものである。
【０００６】
これによって、メカシャフトの外径が大きい箇所は、ロータ内径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の抑制が可能となる。また、メカシャフトの外径が小さい箇所は、ロータ内径との嵌合隙間が広くなり、ここに接着剤が溜まりやすくなり、ロータとシャフトの強固な接着が可能となる。
【０００７】
よって、ロータ回転時の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】
【０００８】
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を抑制しながら、ロータとメカシャフトの接着強度の確保でき、ポンプの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】
【０００９】
第１の発明は、一方向に外形が拡大する箇所を有するメカシャフトを設けることで、メカシャフトの外径が大きい箇所は、ロータ内径との嵌合隙間が詰まり、ロータの外周および端面の振れ回りを抑制できるため、ロータ回転時の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、ポンプの内部漏れを抑制でき、流量低下や漏れによる騒音を防ぐことができる。また、メカシャフトの直径が小さい箇所はロータ内径との嵌合隙間
が広くなり、ここに接着剤が溜まりやすくなり、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。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明のメカシャフトの軸方向断面を段付形状にすることで、メカシャフトの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。
【００１１】
第３の発明は、特に第１の発明のメカシャフトの軸方向断面をテーパ形状にすることで、接着剤の量を少なくすることができる。また、接着時間の短縮が可能となり、組立の作業性を向上させることができる。
【００１２】
第４の発明は、特に第３の発明のロータ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。
【００１３】
第５の発明は、特に第４の発明のロータの内径面とロータの端面で構成されるエッジ部に面取りを施すことで、接着剤溜まりの役割を果たし、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できる。また、ここに溜まった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。
【００１４】
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。
【００１５】
（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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
ロータ７の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１８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の軸方向の中央付近のみ内径を拡大することは加工上難しい。
【００１９】
メカシャフト１２は軸方向断面を段付形状に加工を施すことで２種類の直径を有しており、ロータ７のメカシャフト挿入穴２４の内径とメカシャフト１２の外径のクリアランスは、位置決め部１５が３μｍから５μｍ、接着部１７が５０μmから１００μｍである。また、面取り１８は０．５ｍｍの面取りを施している。
【００２０】
図３にロータ７とメカシャフト１２の接着の順序を示す。
【００２１】
嫌気性接着剤２１を接着部１７に対応する位置のメカシャフト挿入穴２４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１１はすでに直流モータ５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に嫌気性接着剤２１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に塗布した嫌気性接着剤２１を掻きとってしまい、エンドプレート１１側端面に嫌気性接着剤２１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内に嫌気性接着剤２１が流れ込む可能性があり、ポンプの不具合の原因となる場合がある。
【００２２】
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、体積効率の向上、および漏れによる騒音の抑制が可能となる。
【００２３】
接着部１７はクリアランスが広いため、嫌気性接着剤２１が掻き出される量が少なく、嫌気性接着剤２１を十分に保持できるため、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、ポンプの信頼性が向上できる。また、嫌気性接着剤２１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、嫌気性接着剤２１は面取り１８の部分に堆積するため、スリット８内に掻き出された嫌気性接着剤２１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、嫌気性接着剤２１が固まることはなく、ロータ７接着後でも嫌気性接着剤２１の拭き取りが容易であり、ポンプ組立時の作業性を向上させることができる。
【００２４】
（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リ型空気ポンプの断面図である。
【００２５】
本実施の形態においては、メカシャフト１２の接着部１７をテーパ形状２０としている。フロントプレート側端面１６に付近のメカシャフト１２外径とロータ７内径の嵌合隙間は５０〜１００μｍ、ロータ７中央付近のメカシャフト１２外径とロータ７内径の嵌合隙間は３〜５μｍである。メカシャフト１２の接着部１７をテーパ形状２０とすることで、使用する嫌気性接着剤２１の量を少なくすることができ、接着時間の短縮が可能となり、組立時の作業性をさらに向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
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】
【００２７】
【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７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を示す断面図
【符号の説明】
【００２８】
１  軸受
２  シャフト
３  接着剤溜まり
４  ポンプ機構部
５  直流モータ
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
１９  メカシャフト出口
２０  テーパ形状
２１  嫌気性接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007187038.tif 000006
【図５】
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