JP2008215104A - 小型ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型ポンプの余分なスペースを削減し、上下全長サイズを可及的に小にする。
【解決手段】 本発明は小型ポンプ１であって、該小型ポンプ１のポンプ部Ｐを収容するポンプケース２は天板を形成する上ポンプケース３と、該上ポンプケース３に一体に連結された下ポンプケース４とから成り、且つ、該下ポンプケース４の下方部をモータ部Ｍを収容するモータケース５側壁に一体的に嵌合し、前記ポンプケース３とモータケース５によって形成される一つの空間部Ａ上部に前記ポンプ部Ｐを設け、該空間部Ａの下部にモータ部Ｍを設け、モータ６のロータ６ａに偏心回転軸３０の下端部を遊嵌したことを特徴とする小型ポンプを提供する。
【選択図】図２

Description

この発明は、小型ポンプに関するものであり、特に燃料電池システム等に用いられ、且つ、ダイヤフラムを使用する小型ポンプに関するものである。

従来の此種小型ポンプを図３に従って説明する。同図に図示されている小型ポンプ２１は平面視長方形のケース２２内にポンプ室２３，２３を形成する２個のダイヤフラム２４，２４が備えられ、該ダイヤフラム２４，２４の下部中心部には中空状取付体２５，２５が下方に突設して設けられ、該ダイヤフラム２４，２４の下方には、該ダイヤフラム２４，２４の下面を上下動させる揺動体２６が配設されている。尚、前記ケース２２は上ケース２２ａと、中ケース２２ｂと、下ケース２２ｃの３段で構成され、前記ダイヤフラム２４，２４は該ダイヤフラム２４，２４の鍔部２４ａ，２４ａ…が前記上ケース２２ａと前記中ケース２２ｂとの間に挟着されて前記ケース２２に保持されている。

そして、該揺動体２６の周辺部近傍であって、且つ、前記ダイヤフラム２４，２４の夫々の中心部下方に位置して、空気導入孔２７ａ，２７ａを有する軸体２７，２７が上方に突設して設けられ、該軸体２７，２７の外側面に前記ダイヤフラム２４，２４に設けた前記中空状取付体２５，２５の内側面が密嵌して前記揺動体２６に前記ダイヤフラム２４，２４が取付けられる。

又、前記ダイヤフラム２４，２４の底部中心部は一部が切開されて、吸気弁体２８，２８が形成されると共に、該切開によって貫通孔２９，２９が設けられ、該吸気弁体２８，２８により該貫通孔２９，２９を閉塞、開放可能にして吸気弁部Ｖ₁ ，Ｖ₁ が構成される。

更に、前記揺動体２６の中心部には該揺動体２６を偏心回転により揺動させる偏心回転軸３０が貫通して固着される。そして、該揺動体２６の上方に前記中ケース２２ｂから延設されて延設部３１が設けられると共に、該延設部３１の下部に下方に開口する凹部３２が形成され、他方、前記下ケース２２ｃの下部側に配置された回転駆動軸３３上端に回転体３４が固着され、該回転体３４上部の中心位置から離間した位置に凹部３５が形成され、前記偏心回転軸３０の上端が前記凹部３２に遊嵌され、下端が前記凹部３５に遊嵌されている。

又、前記上ケース２２ａの中央部には排気孔３６が開穿され、且つ、該上ケース２２ａの下面部の該排気孔３６外周に該排気孔３６と連通する２個の下方に開口する環状凹溝３７，３７が設けられており、該環状凹溝３７，３７を形成する内壁面３７ａ，３７ａに前記ダイヤフラム２４，２４の上端部から成る排気弁体３８，３８を圧接させて排気弁部Ｖ₂ ，Ｖ₂ が構成されている。

そして、前記下ケース２２ｃの底板２２ｄを前記回転駆動軸３３に接続されるモータ３９を収納するモータケース４０の上板４０ａに重ねて前記下ケース２２ｃとモータケース４０とを連結し、該下ケース２２ｃの前記底板２２ｄ及びモータケース４０の上板４０ａに該モータケース４０内と連通する連通孔４１が設けられると共に、該モータケース４０の下部に該モータケース４０内に外気を導入するための少なくとも１個以上の吸気孔４２，４２が形成されている。

而して、前記回転駆動軸３３の回転により前記回転体３４が回転すると、前記偏心回転
軸３０が偏心回転し、これによって前記揺動体２６が揺動し、前記ダイヤフラム２４，２４の下端部を上下動させる。そして、例えば、一方のダイヤフラム２４の下端部が下動された時、該ダイヤフラム２４内は負圧になり、前記排気弁体３８は前記環状凹溝３７の前記内壁面３７ａに密着し、即ち、前記排気弁部Ｖ₂ は閉じ、且つ、前記吸気弁体２８は前記貫通孔２９を閉塞状態から開放し、即ち、前記吸気弁部Ｖ₁ は開状態となり、前記空気導入孔２７ａから前記ダイヤフラム２４内へ矢印Ｃの如く吸気が行われる。

次に、前記ダイヤフラム２４の下端部が上動された時、前記ダイヤフラム２４内は高圧になり、前記吸気弁体２８が前記貫通孔２９を閉塞して前記吸気弁部Ｖ₁ を閉状態にすると共に前記排気弁体３８が前記内壁面３７ａより拡径して前記排気弁部Ｖ₂ による排気が矢印Ｄの如く行われる。該排気弁体３８内より排出された空気は前記環状凹溝３７を通り前記排気孔３６から前記ケース２２外に排出される。

又、前記ダイヤフラム２４の上動に伴って前記下ケース２２ｃ内が負圧になり、前記連通孔４１を介して前記モータケース４０内の空気が矢印Ｅの如く流入し、これによって、該モータケース４０内が負圧になり前記吸気孔４２を介して外気が矢印Ｆの如く吸入されて小型ポンプ２１のポンプ動作が行われる。
（特許文献１参照）
特開２００２−１０６４７１号公報

上記特許文献１記載の小型ポンプは既存のモータが使用されているため、該モータのモータケースの上板上にポンプ部を収納しているポンプケースの底板を載置して、ポンプ部とモータ部とが夫々別個のケース毎に収納されて双方が結合されている。従って、ポンプ部とモータ部とを連結するためにモータから上方へ突設された長軸の回転駆動軸及び該回転駆動軸上端部に固設された回転体が必要となる。依って、双方を連結する余分なスペースが必要となり、上下全長サイズが大となると云う欠陥がある。

そこで、小型ポンプの余分なスペースを削減し、上下全長サイズを可及的に小にするために解決せられるべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案せられたものであり、請求項１記載の発明はケース内にポンプ室を形成する複数のダイヤフラムを備え、モータ駆動にて回転する偏心回転軸の回転にて揺動体が揺動し、該揺動体の揺動にて前記ダイヤフラムが上下動してポンプ動作を行うようにした小型ポンプにおいて、ポンプ部を収容するポンプケースは天板を形成する上ポンプケースと、該上ポンプケースに一体に連結された下ポンプケースとから成り、且つ、該下ポンプケースの下方部をモータ部を収容するモータケース側壁に一体的に嵌合し、前記ポンプケースとモータケースによって形成される一つの空間部上部に前記ポンプ部を設け、該空間部の下部にモータ部を設け、モータのロータに前記偏心回転軸の下端部を遊嵌した小型ポンプを提供するものである。

この構成によれば、ポンプケースとモータケースとが一部一体化して一つの空間部を形成し、該空間部の上方へポンプ部を設け下方部にモータ部を設け、そして、モータ部のロータ上面に揺動体に固着されている偏心回転軸の下端部が遊嵌され、モータ駆動によって該揺動体が揺動してポンプ動作が実行される。

次に、請求項２記載の発明は上記小型ポンプの下ポンプケースの側壁であって、略前記
偏心回転軸及び揺動体を設けた空間と直接連通する個所に吸気孔が開穿されている小型ポンプを提供するものである。

この構成によれば、下ポンプケースの側壁に設けた吸気孔から必要量の空気がポンプ室内に導入されてポンプ動作が実行される。

請求項１記載の発明はポンプケース、特に、天板を形成する上ポンプケース直下に一体的に結合された下ポンプケースの下方部をモータケースの側壁に一体的に嵌合しているため、ポンプケースとモータケースによって一個の空間部が形成されて、そして、その上方部にポンプ部が配設され、下方部にモータ部が設けられることにより、ポンプ部とモータ部とを結合するための余分なスペースが不要となり、特に、従来例のようにモータから突設される長軸の回転駆動軸が不要となり、従って、該回転駆動軸に固着されて回転する回転体も不要となってモータ部とポンプ部とを結合するための前述の余分なスペースが省略でき、依って、小型ポンプの上下寸法を可及的に縮減でき、前記回転駆動軸及び回転体を省略できるためコストダウンにも寄与することができる。

請求項２記載の発明は上記請求項１記載の発明の効果に加えて、ポンプ室に導入される必要量の空気はポンプ下ケースの側壁であって、且つ、偏心回転軸及び揺動体の配設個所を含む空間部に連通する個所から直接に導入されて小型ポンプのポンプ動作を効率的にすると共に、空気導入のために特殊の手段を必要とせず、単に下ポンプケース側壁の一部を開穿するのみで前記空気の導入が行われるため小型ポンプの上下サイズの小型化に支障を来すことはない。

本発明は、小型ポンプの余分なスペースを削減し、上下全長サイズを可及的に縮減すると云う目的を達成するためにケース内にポンプ室を形成する複数のダイヤフラムを備え、モータ駆動にて回転する偏心回転軸の回転にて揺動体が揺動し、該揺動体の揺動にて前記ダイヤフラムが上下動してポンプ動作を行うようにした小型ポンプにおいて、ポンプ部を収容するポンプケースは天板を形成する上ポンプケースと、該上ポンプケースに一体に連結された下ポンプケースとから成り、且つ、該下ポンプケースの下方部をモータ部を収容するモータケース側壁に一体的に嵌合し、前記ポンプケースとモータケースによって形成される一つの空間部上部に前記ポンプ部を設け、該空間部の下部にモータ部を設け、モータのロータに前記偏心回転軸の下端部を遊嵌した小型ポンプを提供することにより実現した。

以下、本発明の好適な一実施例を図１及び図２に従って詳述する。尚、説明の都合上、図３に示す従来例と共通する部分については同一符号を付して説明するものとする。

図１は本発明の小型ポンプ１の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図において、小型ポンプ１はポンプケース２としての天板を形成する上ポンプケース３と、該上ポンプケース３の周縁下面に一体に連結されている下ポンプケース４と、該下ポンプケース４の下方部をモータケース５の側壁５ａに一体的に嵌合された該モータケース５を有し、該ポンプケース２とモータケース５から成る小型ポンプ１のケースＫ内に、ダイヤフラム２４及び揺動体２６並びにモータ６が収納される。

前記上ポンプケース３とダイヤフラム２４との間の空間をポンプ室２３として空気の吸入及び排出を行う。又、ダイヤフラム２４の上ポンプケース３側に排気弁体３８が設けられ、該ダイヤフラム２４の揺動体２６側に吸気弁体２８が設けられている。

そこで、上記モータ６の駆動により揺動体２６が稼動し、該揺動体２６の上下運動により前記ポンプ室２３を圧縮、膨張させてポンプ出力が得られる。即ち揺動体２６が上ポンプケース３側へ振れたとき、ポンプ室２３は圧縮される。このとき、排気弁体３８が開放されてポンプ室２３内の圧縮された空気（流体）が排気孔３６から排出される。逆に揺動体２６がモータ側に振れたとき、ポンプ室２３は膨張する。このとき、吸気弁体２８が開放され、ポンプ室２３内に空気導入孔２７ａを介して空気が吸入される。

かかる一連の動作が繰り返されることによりポンプとしての一定の出力が得られ、例えば燃料電子システム（図示略）等に用いられる。尚、その他の小型ポンプ１の構成及び作用効果は図３の従来技術と実質的に共通しているので、この従来技術と共通しているその余の構成については同一符号を付して説明するが、その大部分の説明は省略するものとする。

以下、本発明の特徴とするところを関連する部分を含め詳細に説明する。先ず、図２は前述したように、本発明の小型ポンプ１を示す図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。同図において、ダイヤフラム２４の底部の中心部には従来例と同様に貫通孔２９が開穿されており、そして該貫通孔２９を開閉する吸気弁体２８が設けられて吸気弁部Ｖ₁ が構成されている。本実施例においては該吸気弁体２８はダイヤフラム２４の一部を切開して設けられている。

一方、前記貫通孔２９に連通する空気導入孔２７ａを有する軸体２７が前記揺動体２６の周辺近傍に突設されている。他方、該ダイヤフラム２４の底部裏面に円筒状の中空状取付体２５が突設され、該中空状取付体２５を前記揺動体２６に突設した前記軸体２７外側面に密嵌して該ダイヤフラム２４の底部に形成されている吸気弁部Ｖ₁ を該軸体２７上面に接触させて該ダイヤフラム２４を該揺動体２６に取付け、小型ポンプ１のポンプ動作を行うように構成している。

又、前記揺動体２６は従来例の図３に示すように長軸の回転駆動軸３３をモータ３９から突設し、そして、この回転駆動軸３３上端部に回転体３４を固設し、該回転体３４に偏心して偏心回転軸３０を揺動体２６中心に嵌着していたのであるが、本発明は図２に示すように前記回転駆動軸３３及び回転体３４を有していない。即ち本発明の回転駆動軸３３の下端部はモータ６のロータ６ａ上面であって、モータ軸６ｂから偏心した位置に遊嵌されて前記揺動体２６の揺動作用が実行できるように構成されている。

而して、本発明においては、ポンプ部Ｐとモータ部ＭとがケースＫ内の同一空間部Ａ内に設置されているので、ポンプ部Ｐとモータ部Ｍとを連結するための前記回転駆動軸３３及び回転体３４が不要となり、従って、之等構成に要する余分なスペースも不要となる。

そこで、本発明においては、前記同一の空間部Ａを形成するためにポンプ部Ｐを設けたポンプケース２とモータ部Ｍを設けたモータケース５とを合接して一体化し、そして、前記同一の空間部Ａが形成されている。尚、本実施例においては、ポンプケース２は天板を形成する上ポンプケース３の周縁部下面にポンプケース２の側壁を形成する下ポンプケース４が一体に固設されており、そして、該下ポンプケース４の下端部がモータケース５の底板５ｂ上面まで延設されるとともに、該下ポンプケース４の下方部を該モータケース５の前記底板５ｂ周縁上面に立設した側壁５ａ外側面に嵌合して両者を一体化し、そして、該ポンプケース２の側壁とモータケース５の側壁とを恰も単一のケースＫの側壁面として形成させたので、該モータ部Ｍとポンプ部Ｐとを該ケースＫの同一の空間部Ａ内において直接結合することができ、依って、従来例のような前記双方の結合手段を省略することができる。

斯くして、本発明は小型ポンプ１の余分なスペースを削減し、而も、従来例のような長軸から成る回転駆動軸及び該回転駆動軸に固定される回転体によるモータ部とポンプ部との連結手段を不要とするので、コストダウンにも寄与することができる。

又、本発明においては前記同一の空間部Ａ内に空気を直接取り入れるための吸気孔８が前記下ポンプケース４に開穿されており、且つ、該吸気孔８は前記同一の空間部Ａ内における前記揺動体２６及び該揺動体２６に嵌着されている偏心回転軸３０の設置位置の側方に設けられているので、ポンプ動作時における空気の取り入れはポンプ動作に必要且つ、充分な空気量が直ちにポンプ室２３内に吸気されることになり、ポンプ動作が円滑に実行されると共に、該吸気孔８は単に下ポンプケース４の一部を開穿しただけであって特別な構成を採択したものではないので、本発明の小型ポンプ１の上下高さ方向の寸法の削減に支障を来すものではない。

尚、図２中符号９はモータ６のステータであり、該ステータ９には巻線が巻装される。又、前記ロータ６ａの上面にはモータ軸７上に直接固設されたプーリ１０が該ロータ６ａと一体に設けられ、従って、該プーリ１０がロータ６ａの一部を構成する如く形成されている。そして、前記偏心回転軸３０の下端部が該プーリ１０の一側面上に遊嵌され、該偏心回転軸３０の偏心回転により、揺動体２６が揺動してポンプ動作が実行されるように構成されている。

又、符号１１はモータ部Ｍに設けられた回路基板であり、該回路基板１１には種々の電子部品が搭載されている。又、図中符号１２は軸受を示す。

尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為ことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の一実施例を示し、小型ポンプの平面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 従来の小型ポンプの縦断面図。

符号の説明

１ 小型ポンプ
２ ポンプケース
３ 上ポンプケース
４ 下ポンプケース
５ モータケース
６ モータ
６ａ ロータ
７ モータ軸
８ 吸気孔
２３ ポンプ室
２４ ダイヤフラム
２５ 中空状取付体
２６ 揺動体
２７ 軸体
２７ａ 空気導入孔
２８ 吸気弁体
３６ 排気孔
３８ 排気弁体
Ｋ ケース
Ｍ モータ部
Ｐ ポンプ部
Ａ 同一の空間部
Ｖ₁ 吸気弁部
Ｖ₂ 排気弁部

Claims (2)

1. ケース内にポンプ室を形成する複数のダイヤフラムを備え、モータ駆動にて回転する偏心回転軸の回転にて揺動体が揺動し、該揺動体の揺動にて前記ダイヤフラムが上下動してポンプ動作を行うようにした小型ポンプにおいて、
   ポンプ部を収容するポンプケースは天板を形成する上ポンプケースと、該上ポンプケースに一体に連結された下ポンプケースとから成り、且つ、該下ポンプケースの下方部をモータ部を収容するモータケース側壁に一体的に嵌合し、前記ポンプケースとモータケースによって形成される一つの空間部の上部に前記ポンプ部を設け、該空間部の下部にモータ部を設け、モータのロータに前記偏心回転軸の下端部を遊嵌したことを特徴とする小型ポンプ。
2. 上記小型ポンプの下ポンプケースの側壁であって、略前記偏心回転軸及び揺動体を設けた空間と直接連通する個所に吸気孔が開穿されていることを特徴とする請求項１記載の小型ポンプ。
   

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