JP2014163361A - 気体ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、簡単な構造で安価なリリーフ弁を適切に装着した気体ポンプを提供することを課題とする。
【解決手段】シリンダ１内のピストン２の駆動に応じて気体を吸排するハウジング１０に装着し、ハウジングから気体を排出する排気流路ＥＰに連通するサイレンサ室ＳＣを形成すると共に、サイレンサ室を介して気体を外部に排出する排気孔２１を形成したサイレンサケース２０を備え、フィルタ７を介して排気孔から気体を排出する。その排気孔とは別に、サイレンサケースに単体のリリーフ弁（ダックビルバルブ８）を配設し、サイレンサ室内の気体が所定の限度圧を超えたときにはリリーフ弁が開弁し当該気体を排出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体ポンプに関し、特に、シリンダ内のピストン駆動に応じて気体を吸排し所謂真空ポンプに好適な気体ポンプに係る。

気体ポンプには種々の態様のポンプが存在するが、所謂真空ポンプについて、例えば下記の特許文献１には、「シリンダの内部に往復作動自在にピストンを備え、シリンダヘッド側に圧力操作室を備え、圧力操作室と反対側に前記ピストンに往復駆動力を伝える駆動室を備え、ピストンの往復作動に応じて圧力操作室に対する気体の吸排を制御する弁ユニットを備え、さらに、ピストンの吸気方向への作動に応じて、駆動室の内部の気体をシリンダの外に送り出す通気口が駆動室に設けてある気体ポンプ」に関し、「駆動室の通気口などが何らかの原因で塞がれた場合にも、気体ポンプの能力に影響が及び難い気体ポンプを提供すること」を目的とし、「前記弁ユニットから排出される排気を装置外に排出する排気部としてサイレンサ室が設けてあり、前記駆動室または前記サイレンサ室の圧力が所定範囲を逸脱したときに、前記逸脱した圧力を調整する圧力解放機構が設けられている」気体ポンプが提案されている（特許文献１の段落〔０００１〕、〔０００６〕及び〔０００７〕に記載）。

そして、「駆動室およびサイレンサ室の少なくともいずれか一方の圧力が圧力解放機構によって所定範囲に調整されるため、駆動室やサイレンサ室が異常な圧力（高圧または低圧）によって破損する事態が防止される。また、圧力解放機構による圧力の調整操作に基づいて、通常は聞かれない空気音などの異音が発生するため、使用者などが駆動室やサイレンサ室の圧力異常を早期に知ることができ、同圧力異常を解消するための対策を促される」旨、圧力解放機構を設けたことによる効果が記載されている（特許文献１の段落〔０００８〕）。更に、特許文献１の図１及び図４には、圧力解放機構としてリリーフ弁が開示され、段落〔００５９〕に「図１では、ポンプハウジング３のピストン２と対向する壁面に圧力解放孔３Ｈが形成されており、この圧力解放孔３Ｈを閉じるように設置されたリリーフ弁ＲＶが、駆動室Ｂの圧力が一定値を超えたときに一時的に開放される圧力解放機構を構成している」と説明されている。

特に、特許文献１の段落〔００６０〕には「図４に示すように、リリーフ弁ＲＶは、圧力解放孔３Ｈの雌ネジ部に螺合された筒状本体３２と、筒状本体３２の内部空間３２Ｖの出口付近に固定されたディスク状のカバー部材３３と、内部空間３２Ｖのカバー部材３３よりも駆動室Ｂ寄りに配置された弁体３４（閉鎖手段の一例）と、カバー部材３３と弁体３４との間に介装されたコイルばね３５とを有する。」旨記載され、その段落〔００６２〕には「通気口７Ａ、開放口１５Ａまたはエアーフィルタ１７の異常によって、駆動室Ｂの圧力がコイルばね３５の付勢力によって規定される或る所定値を超えると（逸脱した圧力の一例）、弁体３４がコイルばね３５の付勢力に抗して閉鎖面３２Ｆから外側に押し上げられ、駆動室Ｂの空気の一部がカバー部材３３の貫通孔３３Ｈから外部に排出される。」旨記載されている。

特開２０１２−２５１５０２号公報

上記特許文献１に記載の気体ポンプにおいては、圧力解放機構に供される中継排気ホースや外部中継ホースのほか、リリーフ弁が用いられているが、このリリーフ弁は筒状本体、カバー部材、弁体及びコイルばね等によって構成されており、部品点数が多く高価であるので、代替手段が切望されている。しかし、単なる代替部品の選択では新たな問題が惹起するおそれがあり、代替手段を用いる際には装着対象との関係についても検討が必要となる。

そこで、本発明は、部品点数が少なく、簡単な構造で安価なリリーフ弁を適切に装着した気体ポンプを提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、シリンダ内のピストン駆動に応じて気体を吸排するハウジングに装着し、該ハウジングから気体を排出する排気流路に連通するサイレンサ室を形成すると共に、該サイレンサ室を介して気体を外部に排出する排気孔を形成したサイレンサケースを備え、前記サイレンサ室内に収容したフィルタを介して前記排気孔から前記気体を排出する気体ポンプにおいて、前記排気孔とは別に、前記サイレンサケースに単体のリリーフ弁を配設し、前記サイレンサ室内の気体が所定の限度圧を超えたときに前記リリーフ弁が開弁し当該気体を排出するように構成したものである。

上記の気体ポンプにおいて、前記サイレンサケースは、前記サイレンサ室の外側に、前記排気孔及び前記リリーフ弁を囲繞する環状の立壁部を有するものとするとよい。前記立壁部は、前記サイレンサケースの鉛直方向下側底面から下方に延出するように形成するとよい。更に、前記立壁部は、前記サイレンサケースの鉛直方向下側底面に位置する基端部の内径より開口端部の内径を大とするとよい。

また、上記の気体ポンプにおいて、前記排気孔とは別に前記サイレンサケースに形成した第２の排気孔を有するものとし、前記リリーフ弁を、前記第２の排気孔に嵌着するダックビルバルブで構成するとよい。前記ダックビルバルブは、前記第２の排気孔に係止するフランジ部を有し、該フランジ部の前記サイレンサ室側の端面が前記フィルタに当接するように配設するとよい。

あるいは、上記の気体ポンプにおいて、前記排気孔とは別に前記サイレンサケースに形成した第２の排気孔を有するものとし、前記リリーフ弁を、前記第２の排気孔を囲繞するように傘部を配設する傘型バルブで構成してもよい。

更に、上記の気体ポンプにおいて、前記ピストンを構成し前記シリンダ内を往復運動する往復ピストンと、該往復ピストンに連結し駆動源の回転運動を往復運動に変換するクランク機構を備え、前記ハウジングが、前記シリンダを構成するシリンダ部と、該シリンダ部に接合し吸気弁及び排気弁を支持するシリンダヘッド部と、前記シリンダ部に接合し前記クランク機構を収容するクランク室を形成するクランクケース部を具備し、該クランクケース部に前記サイレンサ室に連通する連通孔を形成し、該連通孔を介して前記クランク室を前記サイレンサ室に連通するように構成することができる。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明の気体ポンプにおいては、サイレンサケースに単体のリリーフ弁を配設し、サイレンサ室内の気体が所定の限度圧を超えたときにリリーフ弁が開弁し当該気体を排出するように構成されているので、簡単な構造で安価なリリーフ弁を適切に装着することができる。

上記の気体ポンプにおいて、サイレンサ室の外側に、排気孔及びリリーフ弁を囲繞する環状の立壁部を有するものとすれば、所謂水返しを行うことができ、サイレンサ室内への水滴等の侵入を防止することができる。しかも、立壁部を塞いだ状態でリーク検査を行うことができるので、リーク検査作業が容易となる。更に、立壁部を、サイレンサケースの鉛直方向下側底面から下方に延出するように形成すれば、水返し機能を向上させることができ、特に、鉛直方向下側底面に位置する基端部の内径より開口端部の内径を大とすれば、水返し機能を一層向上させることができる。

上記の気体ポンプにおいて、排気孔とは別に第２の排気孔をサイレンサケースに形成し、リリーフ弁を、第２の排気孔に嵌着するダックビルバルブで構成すれば、極めて安価に構成することができる。更に、ダックビルバルブは、第２の排気孔に係止するフランジ部を有するものとし、フランジ部のサイレンサ室側の端面がフィルタに当接するように配設すれば、良好な組付性を確保し、サイレンサケースの気密性を維持しつつ適切にダックビルバルブを保持することができる。

上記のリリーフ弁は、第２の排気孔を囲繞するように傘部を配設する傘型バルブで構成することもできる。この場合には、ダックビルバルブの場合に比べ連通孔を少なくとも一つ追加する必要はあるが、安価に構成することができる。

上記の気体ポンプにおいて、シリンダ部、シリンダヘッド部及びクランクケース部を具備したハウジングを用い、クランクケース部にサイレンサ室に連通する連通孔を形成し、その連通孔を介してクランク室をサイレンサ室に連通するように構成した場合も、上記の各構成を具備したものとすることができ、夫々に特有の効果を奏することができる。

本発明の一実施形態に係る気体ポンプの断面図である。 本発明の一実施形態に係る気体ポンプの一部を示す底面図である。 本発明の一実施形態に供するリリーフ弁として用いるダックビルバルブを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に供するリリーフ弁として傘型バルブを用いた気体ポンプの一部を示す断面図である。

以下、本発明の望ましい実施形態を図面を参照して説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態に係る気体ポンプを示すもので、例えば自動車のブレーキブースタに連結される負圧供給源として、ドライ真空ポンプに供される。本実施形態の基本構成は、シリンダ１内を往復運動する往復ピストン２（以下単にピストン２という）と、このピストン２に連結され、駆動源たる電動モータＭの回転運動を往復運動に変換するクランク機構３を備えている。そして、シリンダ１を構成するシリンダ部１１と、これに接合され、ピストン２との間に負圧室ＶＣを形成すると共に、吸気弁４及び排気弁５を支持するシリンダヘッド部１２と、シリンダ部１１に接合されクランク室ＣＣを形成するクランクケース部１３を備えた金属製のハウジング１０に対し、樹脂製のサイレンサケース２０が装着され、消音のための拡張室として機能するサイレンサ室ＳＣが形成されると共に、以下のように、排気集合部ＥＭが形成されている。

ハウジング１０のシリンダヘッド部１２には排気流路ＥＰが形成されており、この排気流路ＥＰは連結ホース６を介してサイレンサケース２０の連結口２４に接続され、排気流路ＥＰとサイレンサ室ＳＣが連通するように構成されている。また、クランクケース部１３には開口部が形成されているが、これを閉塞するようにプレート１４が接合されており、このプレート１４もハウジング１０を構成している。更に、シリンダヘッド部１２にも開口部が形成されているが、この開口部にもプレート１５が接合されており、これもハウジング１０を構成し、吸気口ＩＰ及び一対の吸気孔（代表して４１で表す）に連通する吸気室ＩＣと、排気流路ＥＰ及び一対の排気孔（代表して５１で表す）に連通する排気室ＥＣが形成されている。尚、吸気弁４は単体の傘型バルブで構成され、常時はその傘部（符合省略）が負圧室ＶＣ側から吸気孔４１を閉塞する方向に付勢されており、排気弁５は二部品の一方向バルブで構成され、常時はその弁体（符合省略）がスプリング５ｓによって排気室ＥＣ側から排気孔５１を閉塞する方向に付勢されている。

また、プレート１４には連通孔ＣＨが形成されており、サイレンサケース２０がハウジング１０に接合（本実施形態ではプレート１４と共にクランクケース部１３にボルト結合）されたときには、連通孔ＣＨを介してクランク室ＣＣとサイレンサ室ＳＣが連通するように構成されている。そして、サイレンサ室ＳＣ内にはフィルタ７が収容されサイレンサケース２０に支持されており、フィルタ７を介して排気孔２１から排気するように構成されている。而して、サイレンサ室ＳＣ内のフィルタ７周りに排気集合部ＥＭが形成されている。尚、フィルタ７は、フェルト、紙材、ウレタンフォーム等の除塵機能を有する素材によって円柱状に形成されている。

一方、ピストン２の外周面には二条の環状溝（符合省略）が形成されており、一方の環状溝には排気弁として機能する環状のメインブシュ５２が嵌合され、他方の環状溝には円滑な摺動作動を確保するための円筒状のガイドブシュ５３が嵌合されている。メインブシュ５２の幅（軸方向長さ）は装着対象の環状溝の幅より小に設定されており、メインブシュ５２が環状溝内をピストン２の軸方向（往復運動方向）に移動可能に支持されている。ピストン２のメインブシュ５２装着側の環状溝部分には、径方向の連通孔ＰＨが形成されており、ピストン２の作動に応じてメインブシュ５２とこれを支持する環状溝との間に形成される間隙（符合省略）、連通孔ＰＨ、そしてピストン２の内側空間を介して、負圧室ＶＣがクランク室ＣＣに連通し得るように構成されている。尚、メインブシュ５２は、従前のピストンリングと同様、内リング、中間リング及び外リング（符合省略）の三層構造を有し、各リング及びガイドブシュ５３にはスリット（図示せず）が形成され、ピストン２への装着時に拡開可能とされている。

サイレンサケース２０には、排気孔２１とは別に第２の排気孔２２が設けられ、この第２の排気孔２２にダックビルバルブ（duckbill valve）８が嵌着されている。このダックビルバルブ８は、図３に示すように構成されたゴム製の逆止弁であり、嘴部８１の内外の圧力差によって常時はスリット８２が閉塞状態にあるが、サイレンサ室ＳＣ内の圧力（嘴部８１の内側の圧力）が所定の限度圧を超えたときには、スリット８２が開き、当該気体（空気）を排出する単体のリリーフ弁として機能する。本実施形態のダックビルバルブ８は、第２の排気孔２２に係止するフランジ部８３を有し、このフランジ部８３のサイレンサ室ＳＣ側の端面がフィルタ７に当接するように配設されている。

図１及び図２に示すように、サイレンサケース２０には、サイレンサ室ＳＣの外側に、サイレンサケース２０の鉛直方向下側底面から下方に延出するように、環状の立壁部２３が形成されており、この環状の立壁部２３によって第２の排気孔２２及びダックビルバルブ８（リリーフ弁）が囲繞されている。立壁部２３の外径は略均等であるが、サイレンサケース２０の鉛直方向下側底面に位置する基端部の内径より開口端部の内径が大に設定されている。従って、所謂水返しが可能となり、サイレンサ室ＳＣ内への外側下方からの水滴等の侵入を防止することができる。また、立壁部２３の高さは一定であり、その頂部に平板を当接させればハウジング１０内を閉塞状態とすることができるので、容易にリーク検査を行うことができる。

上記の構成になる気体ポンプ（真空ポンプ）は、吸気口ＩＰが連結ホース（図示せず）によってブレーキブースタの負圧室（図示せず）に接続され、ピストン２の往復作動に応じて、ブレーキブースタの負圧室内の空気が吸引される（即ち、負圧が供給される）。先ず、電動モータＭが回転駆動され、クランク機構３を介してピストン２が図１の右方向へ移動（吸引作動）すると、メインブシュ５２がシリンダ１の内周面との摩擦や慣性によって図１の左方向に移動して環状溝内の左側壁に当接し、連通孔ＰＨとの連通が遮断されるので、閉状態に維持される排気弁５と共に、負圧室ＶＣが密閉状態とされ、吸気孔４１及び吸気弁４を介して吸気口ＩＰからの空気が吸引される（負圧が発生する）。このとき、クランク室ＣＣ内の気体（空気）は連通孔ＣＨを介してサイレンサ室ＳＣ（排気集合部ＥＭ）に排出されて消音され、更に、フィルタ７を介して排気音が低減された状態で、排気孔２１から排出される。

これに対し、ピストン２が図１の左方向へ移動（排気作動）するときには、負圧室ＶＣ内の圧力上昇により排気弁５が開状態とされるので、負圧室ＶＣ内の空気は、排気孔５１、開状態の排気弁５、排気室ＥＣ及び排気流路ＥＰを介してサイレンサ室ＳＣ（排気集合部ＥＭ）に排出され、フィルタ７を介して排気音が低減された状態で、排気孔２１から排出される。この場合において、負圧室ＶＣとクランク室ＣＣとの連通が完全に遮断された状態で排気作動が行われるのであれば、クランク室ＣＣ内が負圧傾向となり、外部の空気が排気孔２１からクランク室ＣＣ内に吸引されるおそれがあるが、本実施形態においては、ピストン２の図１の左方向への移動（排気作動）に伴い、メインブシュ５２が環状溝内の右側壁に当接し、メインブシュ５２と環状溝内の左側壁との間に間隙が形成されるので、この間隙、連通孔ＰＨ、ピストン２の内側空間を介して、負圧室ＶＣとクランク室ＣＣが連通する。従って、負圧室ＶＣ内の空気の一部が連通孔ＰＨを介してクランク室ＣＣ内に排出されると共に、排気流路ＥＰを介してサイレンサ室ＳＣ（排気集合部ＥＭ）に排出される空気の一部が連通孔ＣＨを介してクランク室ＣＣ内に吸引（環流）され得るので、外部の空気が排気孔２１から逆の経路でクランク室ＣＣ内に吸引されることはない。

上記の構成になる真空ポンプ（気体ポンプ）において、例えば、ハウジング１０の底面に水滴等の飛沫が到来し、立壁部２３内に侵入した場合には、立壁部２３の基端部の内径より開口端部の内径が大に設定されており、水滴等は立壁部２３の内壁面に沿って落下するので、排気孔２１を介してサイレンサ室ＳＣ内に侵入することを阻止することができる。仮に、排気孔２１に到達した水滴が氷結し、あるいは粉塵等によって目詰まりした場合において、サイレンサ室ＳＣ内の圧力が所定の限度圧を超えたときには、ダックビルバルブ８のスリット８２が開き、サイレンサ室ＳＣ内の空気が排出されるので、サイレンサ室ＳＣ（ひいてはクランク室ＣＣ）内は所定の限度圧内に維持される。

本実施形態は、万一、ダックビルバルブ８のスリット８２が開状態にあっても、サイレンサ室ＳＣ内の圧力が低下せず、上記所定の限度圧を更に超えた場合には、ダックビルバルブ８が第２の排気孔２２から脱落するように構成されている。この結果、ダックビルバルブ８のスリット８２の開口面積より大の開口面積を有する第２の排気孔２２を介して、サイレンサ室ＳＣが外部空間と連通するので、サイレンサ室ＳＣ内の圧力を確実に低下させることができる。この場合には、排気孔２１及び第２の排気孔２２の大きな開口面積を介して外部空間と連通し、作動音が大きくなるので、過大な圧力状態を認知することができ、二重のフェールセーフ機能を有する。

単体のリリーフ弁としては、上記のダックビルバルブ８に代えて、図４に示す傘型バルブ９を用いることとしてもよい。即ち、吸気弁４と同様の構成の傘型バルブ９が、第２の排気孔２２を傘部９１が囲繞するように、サイレンサケース２０に装着されている。この場合には、サイレンサケース２０の底面に、傘型バルブ９を止着するための連通孔２４が必要となる。更に、吸気弁４によって覆われる一対の吸気孔４１と同様、第３の排気孔（図示せず）を設け、第２及び第３の排気孔を傘部９１が囲繞するように構成してもよい。

尚、上記の気体ポンプ（真空ポンプ）は自動車に限らず、負圧を必要とする他の装置にも使用可能であり、空気以外の気体を対象とするポンプにも適用可能である。

１ シリンダ
２ ピストン
３ クランク機構
４ 吸気弁
５ 排気弁
６ 連結ホース
７ フィルタ
８ ダックビルバルブ（リリーフ弁）
９ 傘型バルブ（リリーフ弁）
１０ ハウジング
１１ シリンダ部
１２ シリンダヘッド部
１３ クランクケース部
１４，１５ プレート
２０ サイレンサケース
２１ 排気孔
２２ 第２の排気孔
２３ 立壁部
ＣＨ 連通孔
ＥＣ 排気室
ＥＰ 排気流路
ＩＣ 吸気室
ＩＰ 吸気口
ＣＣ クランク室
ＳＣ サイレンサ室
ＶＣ 負圧室

Claims (8)

1. シリンダ内のピストン駆動に応じて気体を吸排するハウジングに装着し、該ハウジングから気体を排出する排気流路に連通するサイレンサ室を形成すると共に、該サイレンサ室を介して気体を外部に排出する排気孔を形成したサイレンサケースを備え、前記サイレンサ室内に収容したフィルタを介して前記排気孔から前記気体を排出する気体ポンプにおいて、前記排気孔とは別に、前記サイレンサケースに単体のリリーフ弁を配設し、前記サイレンサ室内の気体が所定の限度圧を超えたときに前記リリーフ弁が開弁し当該気体を排出するように構成したことを特徴とする気体ポンプ。
2. 前記サイレンサケースは、前記サイレンサ室の外側に、前記排気孔及び前記リリーフ弁を囲繞する環状の立壁部を有することを特徴とする請求項１記載の気体ポンプ。
3. 前記立壁部は、前記サイレンサケースの鉛直方向下側底面から下方に延出するように形成することを特徴とする請求項２記載の気体ポンプ。
4. 前記立壁部は、前記サイレンサケースの鉛直方向下側底面に位置する基端部の内径より開口端部の内径が大であることを特徴とする請求項３記載の気体ポンプ。
5. 前記排気孔とは別に前記サイレンサケースに形成した第２の排気孔を有し、前記リリーフ弁が、前記第２の排気孔に嵌着するダックビルバルブであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の気体ポンプ。
6. 前記ダックビルバルブは、前記第２の排気孔に係止するフランジ部を有し、該フランジ部の前記サイレンサ室側の端面が前記フィルタに当接するように配設することを特徴とする請求項５記載の気体ポンプ。
7. 前記排気孔とは別に前記サイレンサケースに形成した第２の排気孔を有し、前記リリーフ弁が、前記第２の排気孔を囲繞するように傘部を配設する傘型バルブであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の気体ポンプ。
8. 前記ピストンを構成し前記シリンダ内を往復運動する往復ピストンと、該往復ピストンに連結し駆動源の回転運動を往復運動に変換するクランク機構を備え、前記ハウジングが、前記シリンダを構成するシリンダ部と、該シリンダ部に接合し吸気弁及び排気弁を支持するシリンダヘッド部と、前記シリンダ部に接合し前記クランク機構を収容するクランク室を形成するクランクケース部を具備し、該クランクケース部に前記サイレンサ室に連通する連通孔を形成し、該連通孔を介して前記クランク室を前記サイレンサ室に連通するように構成したことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の気体ポンプ。

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