JP2007051557A - Vane rotary air pump - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a configuration of a vane rotary type air pump used in an air supply device of a mobile information terminal device using a fuel cell.
従来、この種のベーンロータリ型ポンプは、シリンダの材質にAl−Si系のアルミ合金を使用しているものがあった(例えば、特許文献1参照)。図5および図6は前記特許文献1に記載された従来のベーンロータリ型ポンプを示すものである。両端がフロントプレート1およびエンドプレート2で閉鎖された筒状内壁を有するシリンダ3を有している。シリンダ3の内部には、外周の一部がシリンダ3の内壁と小隙間を形成するロータ4が配設されている。
Conventionally, this type of vane rotary type pump uses an Al—Si based aluminum alloy as a material of a cylinder (for example, see Patent Document 1). 5 and 6 show a conventional vane rotary pump described in
ロータ4の外周面には、複数のスリット5が形成され、各スリット5にベーン6の一端が摺動自在に挿入されている。そして、ベーン6はシリンダ3、ロータ4、フロントプレート1、エンドプレート2とともにポンプ空間7を形成している。ベーン6の材質はカーボンである。
しかしながら、前記従来の構成では、Al−Si系のアルミ合金のシリンダに陽極酸化処理を施した場合、シリコンがシリンダ表面に析出している部分には陽極酸化皮膜が形成されにくく、均一な皮膜が形成できない場合がある。この不均一な皮膜部にベーンの摺動によって削られたカーボンが付着し、ポンプの中に吸入された空気の相対湿度が高くなった場合、付着したカーボンの粘度が高くなり、入力が増大するという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, when an anodizing treatment is applied to an Al-Si based aluminum alloy cylinder, an anodized film is hardly formed on the portion where silicon is deposited on the cylinder surface, and a uniform film is formed. It may not be formed. When carbon scraped by the sliding of the vane adheres to the uneven film portion and the relative humidity of the air sucked into the pump becomes high, the viscosity of the adhering carbon increases and the input increases. It had the problem that.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、シリンダ内周面へのカーボンの付着を抑制し、入力上昇を抑制し、入力の安定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。 The present invention solves the above-described conventional problems, and aims to provide a vane rotary type air pump that suppresses carbon adhesion to the inner peripheral surface of a cylinder, suppresses an increase in input, and improves input stability. It is to do.
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、シリンダにシリコン含有率が1.0%以下のアルミ合金を使用し、その表面に陽極酸化処理を施したものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the vane rotary type air pump of the present invention uses an aluminum alloy having a silicon content of 1.0% or less for a cylinder and anodizes the surface thereof. .
これによって、充分な強度を確保でき、かつシリコンの含有量が少なく、シリコンのシリンダ表面への析出も少なくなるため、陽極酸化皮膜が均一に形成できる。よって、ベーンの摺動によって削られたカーボンがシリンダ内周面に付着しにくく、ポンプの中に吸入された空気の相対湿度が高くなった場合でも、入力上昇が抑制できる。 As a result, sufficient strength can be ensured, the silicon content is small, and the deposition of silicon on the cylinder surface is reduced, so that an anodized film can be formed uniformly. Therefore, carbon scraped by the sliding of the vane is less likely to adhere to the inner circumferential surface of the cylinder, and even when the relative humidity of the air sucked into the pump becomes high, an increase in input can be suppressed.
本発明のベーンロータリ型空気ポンプは、ベーンの摺動によるシリンダ内周面へのカーボンの付着を抑制し、ポンプの中に吸入された空気の相対湿度が変化した場合でも、入力上昇を抑制し、入力の安定性を向上させることができる。 The vane rotary type air pump of the present invention suppresses the adhesion of carbon to the cylinder inner peripheral surface due to the sliding of the vane, and suppresses the increase in input even when the relative humidity of the air sucked into the pump changes. , Input stability can be improved.
第1の発明は、シリンダの内周面にシリコン含有率が1.0%以下のアルミ合金を使用
し、その表面に陽極酸化処理を施すことで、均一な皮膜が形成し易くなり、シリンダ内周面へのカーボンの付着を抑制できるため、ポンプの中に吸入された空気の相対湿度が高くなった場合でも、入力上昇を抑制し、入力の安定性を向上させることができる。
In the first invention, an aluminum alloy having a silicon content of 1.0% or less is used on the inner peripheral surface of the cylinder, and an anodizing treatment is performed on the surface, whereby a uniform film can be easily formed. Since carbon adhesion to the peripheral surface can be suppressed, an increase in input can be suppressed and input stability can be improved even when the relative humidity of the air sucked into the pump becomes high.
第2の発明は、特に、第1の発明のシリンダの材質にAl‐Mg系のアルミ合金を使用することで、充分な強度を確保でき、かつシリコン含有率がさらに低くなるため、より均一な陽極酸化皮膜が形成し易くなり、シリンダ内周面へのカーボンの付着をさらに抑制できる。そのため、ポンプの中に吸入された空気の相対湿度が高くなった場合でも、入力上昇を抑制し、入力の安定性を効果的に向上させることができる。 In the second invention, in particular, by using an Al—Mg-based aluminum alloy as the material of the cylinder of the first invention, sufficient strength can be ensured and the silicon content is further reduced, so that the uniformity is more uniform. An anodized film can be easily formed, and carbon adhesion to the inner peripheral surface of the cylinder can be further suppressed. Therefore, even when the relative humidity of the air sucked into the pump becomes high, an increase in input can be suppressed and input stability can be effectively improved.
第3の発明は、特に第2の発明のシリンダ内面に、ラップ仕上げもしくは研削を陽極酸化処理前に施すことで面粗度が良化し、ベーン先端との摺動性が向上し、初期入力の低減が可能となる。 In the third aspect of the invention, the surface roughness is improved by applying lapping or grinding to the cylinder inner surface of the second aspect of the invention before the anodic oxidation treatment, the slidability with the vane tip is improved, and the initial input is improved. Reduction is possible.
第4の発明は、特に第3の発明のラップ仕上げもしくは研削の平均表面粗さを0.15μmから0.25μmの範囲とすることで、カーボンの自己潤滑性能を確保できるため、初期入力の上昇を抑制しながら初期騒音の低減が可能となる。 In the fourth invention, since the self-lubricating performance of carbon can be secured by setting the average surface roughness of lapping or grinding of the third invention in the range of 0.15 μm to 0.25 μm, the initial input is increased. It is possible to reduce initial noise while suppressing noise.
第5の発明は、特に第4の発明の陽極酸化処理後にラップ仕上げもしくは研削を施すことで、陽極酸化処理によって発生する面粗度の悪化を改善が可能であり、さらに初期騒音を低減することができる。 The fifth aspect of the invention can improve the deterioration of the surface roughness caused by the anodizing process by performing lapping or grinding especially after the anodizing process of the fourth invention, and further reduce the initial noise. Can do.
第6の発明は、特に、第5の発明のラップ仕上げもしくは研削の平均表面粗さを0.15μmから0.25μmの範囲とすることで、カーボンの自己潤滑性能を確保できるため、初期入力の上昇を抑制しながら初期騒音の低減が可能となる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, the self-lubricating performance of carbon can be secured by setting the average surface roughness of the lapping or grinding of the fifth aspect in the range of 0.15 μm to 0.25 μm. The initial noise can be reduced while suppressing the rise.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(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。
(Embodiment 1)
1 and 2 are sectional views of a vane rotary type air pump according to
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8と直流モータ9で構成している。
1 and 2, the vane rotary type air pump includes a
筒状内壁を有し、内周面に陽極酸化処理されたシリンダ3内に、円筒形状のロータ4をシリンダ3の円筒状内壁の中心軸とロータ4の中心軸を偏心させた状態で配置し、ロータ4にはその中心軸方向に複数のスリット5を設け、これらのスリット5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6を摺動可能な状態で嵌合させ、フロントプレート1とエンドプレート2をロータ4とベーン6を挟み込むようにシリンダ3の端面に配置して複数のポンプ空間7を形成し、ロータ4の中心軸にはエンドプレート2の反メカ側に配置された直流モータ9のモータシャフトを兼ねるメカシャフト10が結合されており、フロントプレート1に圧入されたボール軸受け11およびエンドプレート2に圧入されたボール軸受け12で回転可能に支持することでポンプ機構部8を構成している。
A
シリンダ3の内周面は旋盤加工後に周方向かつベーン6先端の摺動方向と同一方向にラッピングを施している。平均表面粗さを良くすると、初期騒音の低減が可能であるが、良くしすぎると、カーボンの自己潤滑性能が低下し、シリンダ3の内周面とベーン6の先端の摺動不良により初期入力が悪化するため、平均表面粗さを0.20[μm]に調整して
いる。
The inner peripheral surface of the
その後、陽極酸化処理を行っている。陽極酸化処理は、シリンダ3の内周面の防錆と耐摩耗性向上に必要である。内周面の陽極酸化皮膜の膜厚は5[μm]である。
Thereafter, anodization is performed. The anodizing treatment is necessary for preventing rust and improving the wear resistance of the inner peripheral surface of the
また、陽極酸化処理を施すと面粗度が若干悪化し、8kHzから16kHzの周波数帯域の騒音値が上昇するため、処理後に再び周方向かつベーン6先端の摺動方向と同一方向にラッピングを施し、平均表面粗さを0.20[μm]に調整している。これも平均表面粗さを良くすると、初期騒音の低減が可能であるが、平均表面粗さを良くしすぎると、カーボンの自己潤滑性能が低下し、シリンダ3の内周面とベーン6の先端の摺動不良により初期入力が悪化するためである。本実施の形態ではラッピングを施しているが、超仕上げにて表面を仕上げても良い。
Further, when anodizing is performed, the surface roughness is slightly deteriorated and the noise value in the frequency band from 8 kHz to 16 kHz is increased. Therefore, lapping is performed again in the same direction as the sliding direction of the tip of the
直流モータ9はモータロータ13の外周にステータ14を配置し、モータシャフトを兼ねるメカシャフト10は軸受け15および軸受け16で支持されている。
In the
かかる構成部によれば、モータロータ13とステータ14間の磁気作用によりモータロータ13は回転トルクを得て回転運動する。モータロータ13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10が軸受け11および12によって回転可能に支持されることで、ポンプ機構部8に回転力を伝達することができる。
According to this component, the
直流モータ9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10と結合されたロータ4に伝達される。回転力を得たロータ4の回転にともない、ベーン6が遠心力によってロータ4の中心軸方向に設けられたスリット5に沿って飛び出すことで、ポンプ空間7を形成する。同時に吸入ポート17より吸入された空気は、直接ポンプ空間7に流入する経路、シリンダ3に設けられた貫通穴18を通じてエンドプレート2に設けられた段落ち部19からポンプ空間7に流入する経路、貫通穴18を通じてシリンダ中央部に設けられた連通路20からポンプ空間7に流入する経路の3箇所からポンプ空間7に流入する。
The rotational force output by the
流入した空気は、ロータ4の回転にともないポンプ空間7内で圧縮され、吐出ポート21を経て吐出口22より吐出される。
The inflowing air is compressed in the
図3はAl−Si系とAl−Mg系のアルミ合金のシリンダ3を使用した場合の入力の比較のグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a comparison of inputs when a
横軸に経過時間、縦軸に入力を示す。初期入力はAl−Si系もAl−Mg系もほぼ同等の値を示しているが、連続運転にて500時間経過後の入力は、Al−Si系の入力上昇率が初期値比で40%に対して、Al−Mg系は15%である。 The horizontal axis shows elapsed time, and the vertical axis shows input. The initial input shows almost the same value for both Al-Si and Al-Mg, but the input after 500 hours in continuous operation is 40% of the initial value ratio of the Al-Si input. On the other hand, the Al-Mg system is 15%.
シリコンが析出した部分には陽極酸化皮膜が形成されにくいため、シリコンの含有率が高くなるほど均一な皮膜表面が得られにくくなる。Al−Si系はシリコンの含有率が約10%であり、Al−Mg系は0.4%以下としている。よって、Al−Si系のシリンダ3の方が不均一な皮膜部、すなわちくぼみ部が多く存在し、ここにカーボンがAl−Mg系よりも多く付着し、吸入された空気の相対湿度が高くなった場合、付着したカーボンの粘度も高くなり、ベーン6先端との摺動が悪化し、入力が増大する。
Since it is difficult to form an anodized film on the portion where silicon is deposited, a uniform film surface becomes difficult to obtain as the silicon content increases. The Al-Si system has a silicon content of about 10%, and the Al-Mg system is 0.4% or less. Therefore, the Al-Si-based
したがって、Al−Mg系のアルミ合金でシリンダ3を構成すれば、陽極酸化処理を施した場合でも、経時変化によるカーボン付着量を少なくすることができ、入力上昇が抑制できる。
Therefore, if the
(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陽極酸化処理前のラッピングの有無と入力の関係を示すグラフである。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the presence / absence of lapping and an input before anodizing treatment of the vane rotary type air pump according to the second embodiment of the present invention.
陽極酸化処理前のラッピング無のシリンダ3は、旋盤加工にて内周面を平均表面粗さ0.20[μm]に調整し、その後陽極酸化処理を施している。陽極酸化処理は、シリンダ3の内周面の防錆と耐摩耗性向上に必要であり、陽極酸化皮膜の膜厚は5[μm]である。また、陽極酸化処理を施すと面粗度が若干悪化し、8kHzから16kHzの周波数帯域の騒音値が上昇するため、処理後にラッピングを周方向かつベーン6先端の摺動方向と同一方向に施し、平均表面粗さを0.20[μm]に調整している。これは平均表面粗さを良くすると、初期騒音の低減が可能であるが、平均表面粗さを良くしすぎると、カーボンの自己潤滑性能が低下し、シリンダ3の内周面とベーン6の先端の摺動不良により初期入力が悪化するためである。本実施の形態ではラッピングを施しているが、超仕上げにて表面を仕上げても良い。
The
陽極酸化処理前のラッピング有のシリンダ3は、旋盤加工にて内周面を加工した後、内周面に周方向かつベーン6先端の摺動方向と同一方向にラッピングを施し、平均表面粗さを0.20[μm]に調整している。その後、陽極酸化処理を行っている。陽極酸化処理は、シリンダ3の内周面の防錆と耐摩耗性向上に必要であり、内周面の陽極酸化皮膜の膜厚は5[μm]である。また、陽極酸化処理を施すと面粗度が若干悪化し、8kHzから16kHzの周波数帯域の騒音値が上昇するため、処理後に再びラッピングを周方向かつベーン6先端の摺動方向と同一方向に施し、平均表面粗さを0.20[μm]に調整している。本実施の形態ではラッピングを施しているが、超仕上げにて表面を仕上げても良い。
The
陽極酸化処理前のラッピング無のシリンダ3は、有と比較して初期入力が34%悪化している。
In the
処理前の平均表面粗さはラッピングの有無にかかわらず0.20[μm]に揃えているが、Al−Mg系のアルミ合金は、Al−Si系のアルミ合金と比較すれば靭性が高く、切削時に素材が刃具にまとわり付きやすいため、むしれが発生し、平滑な切削面が得られていない箇所がAl−Si系よりも多い。ベーン6の先端がこの平滑でない部分を通過する際に抵抗となり、運転初期から入力が悪化する。しかし、陽極酸化処理前にシリンダ3の内周面にラッピングを施すことで、この箇所を平滑に仕上げることが可能であり、ベーン6の先端が抵抗なく摺動でき、運転初期の入力を低減することができる。また、陽極酸化処理後にラッピングを施した場合、陽極酸化処理により表面硬度が上昇しているため、むしれによって荒れた部分を平滑にすることは難しい。
The average surface roughness before treatment is 0.20 [μm] regardless of the presence or absence of lapping, but the Al—Mg based aluminum alloy has higher toughness than the Al—Si based aluminum alloy, Since the material tends to cling to the cutting tool at the time of cutting, peeling occurs and there are more places where a smooth cut surface is not obtained than in the Al-Si system. When the tip of the
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、入力の安定性が高くかつ低騒音であるため、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。 As described above, the vane rotary type air pump according to the present invention has high input stability and low noise, and therefore can be applied to uses such as home health equipment and medical treatment equipment.
1 フロントプレート
2 エンドプレート
3 シリンダ
4 ロータ
5 スリット
6 ベーン
7 ポンプ空間
8 ポンプ機構部
9 直流モータ
10 メカシャフト
11,12 ボール軸受
13 モータロータ
14 ステータ
15,16 軸受
17 吸入ポート
18 貫通穴
19 段落部
20 連通路
21 吐出ポート
22 吐出口
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005235748A JP2007051557A (en) | 2005-08-16 | 2005-08-16 | Vane rotary air pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005235748A JP2007051557A (en) | 2005-08-16 | 2005-08-16 | Vane rotary air pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007051557A true JP2007051557A (en) | 2007-03-01 |
Family
ID=37916170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005235748A Pending JP2007051557A (en) | 2005-08-16 | 2005-08-16 | Vane rotary air pump |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007051557A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014098394A (en) * | 2014-02-24 | 2014-05-29 | Valeo Japan Co Ltd | Process of manufacturing vane type compressor |
JP2019056361A (en) * | 2017-09-22 | 2019-04-11 | サンデン・オートモーティブコンポーネント株式会社 | Scroll type fluid machine |
-
2005
- 2005-08-16 JP JP2005235748A patent/JP2007051557A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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