JP2016044606A - バキュームポンプ - Google Patents

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Shota Yamanaka
翔太 山中
勝彦 牧野
Katsuhiko Makino
勝彦 牧野
杉本 篤
Atsushi Sugimoto
篤 杉本
桂介 若松
Keisuke Wakamatsu
桂介 若松
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Abstract

【課題】排気口からの異物の侵入を防ぐことができるバキュームポンプを提供する。
【解決手段】一態様は、空気を吸い込む吸気口と、吸気口から吸い込まれた空気を外部に排出する排気口46と、を有する電動バキュームポンプ1において、排気口46を覆うキャップ22を有し、キャップ22は、排気口46からの空気の排出を実行するポンプ作動時に排気口46と外部を連通させ、排気口46からの空気の排出を停止するポンプ停止時に排気口46と外部を遮断させる。
【選択図】図3

Description

本発明は、負圧を生成するバキュームポンプに関するものであり、例えば自動車等の車両のブレーキブースタで用いられる。
特許文献1には、シリンダ室から吐出口を介して膨張室に流入した空気を外部に排出する排気口が上方向に開口している真空ポンプが開示されている。
特開2012−117441号公報
しかしながら、特許文献1の真空ポンプでは、排気口が上方向に向いているので、外部の水やゴミなどの異物が排気口から内部に侵入し易い。特に、吸引動作の実行時に真空ポンプの内部は負圧になっているので、吸引動作の停止時に排気口から多少の空気を吸い込む。このとき、異物が排気口から内部に侵入する可能性が大きくなる。このようにして真空ポンプの内部に水が残留すると、真空ポンプの吸引性能が低下したり、錆が発生してポンプロック(ロータが回転できない状態)が発生するおそれがある。また、真空ポンプの内部にゴミが堆積すると、真空ポンプの吸引性能が低下したり、ゴミがモータ部に挟まってポンプロックが発生するおそれがある。
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、排気口からの異物の侵入を防ぐことができるバキュームポンプを提供すること、を課題とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、気体を吸い込む吸気口と、前記吸気口から吸い込まれた前記気体を外部に排出する排気口と、を有するバキュームポンプにおいて、前記排気口を覆う蓋部材を有し、前記蓋部材は、前記排気口からの前記気体の排出を実行するポンプ作動時に前記排気口と前記外部を連通させ、前記排気口からの前記気体の排出を停止するポンプ停止時に前記排気口と前記外部を遮断させること、を特徴とする。
この態様によれば、ポンプ作動時には、排気流(排気口から外部へ排出される気体の流れ)が発生するので、排気口からバキュームポンプの内部に異物が侵入しない。また、ポンプ停止時には、排気流が発生しないが、蓋部材が排気口と外部を遮断させるので、排気口からバキュームポンプの内部に異物が侵入しない。このようにして、排気口からバキュームポンプの内部に異物が侵入することを防止できる。
上記の態様においては、筒状の排気ポートを有し、前記排気口は、前記排気ポートの中心軸方向の一方の端部である開口端部の内側に形成され、前記蓋部材は、前記開口端部に当接して、前記排気口と前記外部を遮断させること、が好ましい。
この態様によれば、より確実に、排気口からバキュームポンプの内部に異物が侵入することを防止できる。
上記の態様においては、前記排気ポートの中心軸方向は重力方向と平行または略平行であり、前記開口端部は、前記排気ポートの中心軸方向における反重力側に配置され、前記蓋部材は、自重により、前記開口端部に当接して、前記排気口と前記外部を遮断させること、が好ましい。
この態様によれば、排気流が生じないときには、蓋部材の自重により排気口と外部を遮断させることができる。そのため、より確実に、ポンプ停止時に排気口と外部を遮断させることができる。
上記の態様においては、前記蓋部材を前記開口端部に当接させるように付勢する付勢部材を有すること、が好ましい。
この態様によれば、排気口における外部に対する密閉性を向上させることができる。また、排気ポートの開口端部の向きを、重力の向きに関わらず、自由に設定できる。
上記の態様においては、前記蓋部材は、底面を有する筒状に形成され、前記蓋部材の内周面の内側に前記排気ポートが配置され、前記蓋部材と前記排気ポートの間に形成される排気通路における前記気体の流れ方向について、前記排気通路の断面積は少なくとも1回拡大すること、が好ましい。
この態様によれば、排気通路にてサイレンサ機能が生じ、騒音を低減できる。
上記の態様においては、前記排気ポートの外周面から外側に突出する鍔状部と前記蓋部材の内周面との間に、前記排気通路の断面積が縮小される縮小部を有すること、が好ましい。
この態様によれば、縮小部にて排気通路の断面積が確実に縮小されるので、より確実に、排気通路にて騒音を低減できる。
上記の態様においては、前記排気通路の断面積は、前記排気口の開口面積以上であること、が好ましい。
この態様によれば、排気流に影響を与えずに、排気通路にて騒音を低減できる。
上記の態様においては、前記蓋部材と排気ポートの間に形成される排気通路は、ラビリンス構造に形成されること、が好ましい。
この態様によれば、排気通路にてサイレンサ機能が生じ、騒音を低減できる。
本発明に係るバキュームポンプによれば、排気口からの異物の侵入を防ぐことができる。
電動バキュームポンプの外観斜視図(一部は断面図)である。 図1のA−A断面図(一部は外観図)である。 ポンプ停止時のキャップと排気ポートの周辺の拡大断面図である。 図3のB−B断面図である。 図3のC−C断面図である。 ポンプ作動時のキャップと排気ポートの周辺の拡大断面図である。 スプリングを備えた例を示す断面図である。 パンチング穴を備えた例を示す断面図である。 ラビリンス構造の排気通路を示す端面図である。 排気ポートの開口端部をR形状にする例を示す断面図である。 キャップに丸いでっぱりを設ける例を示す断面図である。 Oリングを追加する例を示す断面図である。
<電動バキュームポンプの全体構成>
まず、電動バキュームポンプ1の全体構成について説明する。電動バキュームポンプ1は、円筒形状をなしており、図1に示すように、その側面に吸気ポート28を備え、その上面に排気ポート44を備えている。
図1と図2に示すように、電動バキュームポンプ1は、回路部10と、モータ部12と、ポンプ部14と、ポンプ部用ケース16と、蓋18と、サイレンサ部20、キャップ22、ブラケット24などを有している。そして、ポンプ部14は、ポンプ部用ケース16の内部空間内に配置されている。また、ポンプ部用ケース16は、蓋18により閉塞されている。
回路部10は、モータ部12へ電力を供給する。モータ部12は、電動モータ(不図示)と、シャフト26などを備えている。シャフト26は、電動モータの回転子(不図示)と一体に取り付けられている。
ポンプ部14は、ベーン式バキュームポンプにより構成され、ポンプ部用ケース16内においてモータ部12の上部に配置されている。そして、ポンプ部14は、モータ部12に連動して駆動する。また、ポンプ部用ケース16は、吸気ポート28を備えている。吸気ポート28は、電動バキュームポンプ1の内部へ空気を吸い込む吸気口29を備えている。
ここで、ベーン式バキュームポンプは、円柱形状をなすポンプ室30内に偏心状態で配設されたロータ32に溝(不図示)を設け、この溝に複数枚のベーン(不図示)がロータ32の径方向に移動可能に挿入された構造を有している。そして、ロータ32が回転すると、遠心力によりベーンが溝から突出し、ベーンがポンプ室30の内周面と摺接する。これとともに、ベーンにより区画された閉塞空間の容積が増減することで、気体(例えば、空気)の吸入、圧縮、排出(吐出)が行われ、ポンプ室30内に負圧が発生するようになっている。
ポンプ室30は、吸入口36および吐出口38を介して外部と連通している。吸入口36は、側壁40に設けられている。吐出口38は、カバー部材42に設けられている。
蓋18は、ポンプ部14を収容するポンプ部用ケース16の上部開口端を閉塞する樹脂部材である。蓋18は、ポンプ部14の吐出口38に連通する空間が設けられたサイレンサ部20と、ポンプ部14から排出された空気をポンプ外部へ排出する排気ポート44などを備えている。
そして、サイレンサ部20は、蓋18の内部空間に形成されている。これにより、ポンプ部14の吐出口38から吐出された排気は、サイレンサ部20を通過した後、排気ポート44を流れて電動バキュームポンプ1の外部へ排出される。
キャップ22は、排気ポート44に嵌合しており、排気口46を覆っている。なお、キャップ22は、本発明の「蓋部材」の一例である。また、キャップ22や排気ポート44の詳細については、後述する。
このような構成を有する電動バキュームポンプ1において、モータ部12が駆動してシャフト26が回転すると、ロータ32が回転する。そして、このロータ32の回転に伴い、各ポンプ室30の体積が膨張または圧縮する。これにより、空気は、吸気ポート28の吸気口29から吸入口36を介してポンプ室30内に吸入されるとともに、吐出口38からポンプ室30外のサイレンサ部20内に吐出される。この動作により、ポンプ室30内に負圧が作り出される。そして、空気は、サイレンサ部20内に吐出された後、排気ポート44(排気口46)と後述する排気通路66を介して、電動バキュームポンプ1の外部へ排出される。なお、図2において、ポンプ室30内にて負圧が作り出されているときの空気の流れが、一点鎖線の矢印で示されている。
<排気ポート周辺の構造と作用について>
次に、電動バキュームポンプ1における排気ポート44周辺の構造と作用について説明する。
図3〜図5に示すように、排気ポート44は、略円筒状に形成されている。また、排気ポート44は、当該排気ポート44の中心軸方向(図3の上下方向)の一方の端部である開口端部44b(図3の上側の端部、ポンプ室30側の端部に対して反対側の端部)における内周面44aの内側に形成される排気口46を備えている。排気口46は、吸気口29から吸い込まれた空気を後述する排気通路66を介して外部に排出する部分である。
また、排気ポート44は、第1突起部48と、第2突起部50を備えている。第1突起部48と第2突起部50は、排気ポート44の外周面44cから排気ポート44の径方向の外側に突出するように形成されている。なお、第1突起部48と第2突起部50は、各々、本発明における「鍔状部」の一例である。
ここで、第1突起部48において、排気ポート44の外周面44cから排気ポート44の径方向の外側に突出する量(以下、単に「突出量」という。)は、排気ポート44の周方向の位置によって異なる。具体的には、図4に示すように、第1突起部48は、突出量が所定量Aの大突出部52と、突出量が前記の所定量Aよりも小さい小突出部54とを備えている。そして、排気ポート44の周方向について、大突出部52、小突出部54、大突出部52、小突出部54の順に配置されている。なお、図4における2点鎖線は、説明の便宜上、大突出部52と小突出部54の境界部分を示したものである。
そして、図4に示すように、キャップ22の内周面22bと第1突起部48の小突出部54との間に、開口部分である絞り56が形成されている。絞り56は、2つ形成されている。このようにして、キャップ22と排気ポート44の間に形成される排気通路66は、排気通路66の断面積が縮小する絞り56を備えている。なお、絞り56は、本発明における「縮小部」の一例である。
また、第2突起部50においても、第1突起部48と同様に、突出量は、排気ポート44の周方向の位置によって異なる。具体的には、図5に示すように、第2突起部50は、突出量が所定量Aの大突出部58と、突出量が前記の所定量Aよりも小さい小突出部60とを備えている。そして、排気ポート44の周方向について、大突出部58、小突出部60、大突出部58、小突出部60の順に配置されている。なお、図5における2点鎖線は、説明の便宜上、大突出部58と小突出部60の境界部分を示したものである。
そして、図5に示すように、キャップ22の内周面22bと第2突起部50の小突出部60との間に、開口部分である絞り64が形成されている。絞り64は、2つ形成されている。このようにして、キャップ22と排気ポート44の間に形成される排気通路66は、排気通路66の断面積が縮小する絞り64を備えている。なお、絞り64は、本発明における「縮小部」の一例である。
なお、所定量Aは、キャップ22の内周面22bと排気ポート44の外周面44cとの間の距離の大きさと等しいか、または、キャップ22の内周面22bと排気ポート44の外周面44cとの間の距離の大きさよりも僅かに小さい。すなわち、キャップ22の内周面22bと第1突起部48の大突出部52の外周部52aとは、接しているか、または、僅かな隙間を空けて離れている。また、キャップ22の内周面22bと第2突起部50の大突出部58の外周部58aとは、接しているか、または、僅かな隙間を空けて離れている。
また、絞り56と絞り64は、排気ポート44の周方向について配置される位置が異なる。具体的には、絞り56と絞り64が配置される位置は、排気ポート44の周方向について、90°異なる。
そして、空気(排気)の流れ方向について、絞り56と絞り64を過ぎると、排気通路66における排気ポート44の径方向の断面積は、絞り56と絞り64よりも拡大する。すなわち、排気通路66における空気の流れ方向について、排気通路66における排気ポート44の径方向の断面積は、少なくとも1回拡大する。このようにして、排気口46と外部の間の排気通路66における排気ポート44の径方向の断面積は、縮小と拡大を繰り返している。
キャップ22は、底面22aを有する筒状に形成されている。キャップ22は、開口側の端部に、内側突部62を備えている。内側突部62は、キャップ22の内周面22bから径方向の内側に突出するように形成されている。
そして、蓋18の上面18aとキャップ22の開口側の端面22cとの間には、隙間δが形成されている。モータ部12が停止しておりポンプ室30内に負圧が作り出されないポンプ停止時において、この隙間δにおける開口面積は、排気口46の開口面積以上である。なお、ポンプ停止時において、隙間δは、例えば、5mm以上である。
このような構造のキャップ22と排気ポート44は、以下のように作用する。なお、ここでは、排気ポート44の中心軸方向は、重力方向と平行または略平行である。そして、開口端部44bは、排気ポート44の中心軸方向における反重力側に配置されている。
そこで、まず、モータ部12が停止しておりポンプ室30内に負圧が作り出されないポンプ停止時においては、排気口46からの空気の排出が停止されている。これにより、キャップ22は自重によって重力が作用する側に移動し(下がり)、キャップ22の底面22aが排気ポート44の開口端部44bに当接している。そのため、排気口46は、外部から遮断されている。このようにして、キャップ22は、排気口46からの空気の排出を停止するポンプ停止時に、排気口46と外部を遮断させる。
一方、モータ部12が駆動しておりポンプ室30内に負圧が作り出されるポンプ作動時においては、排気口46からの空気の排出が実行されている。これにより、キャップ22は排気口46からの排気圧によって反重力側(重力が作用する側とは反対側)に移動し(浮き上がり)、キャップ22の底面22aが排気ポート44の開口端部44bから離れている。そのため、排気口46は、外部に連通している。このようにして、キャップ22は、排気口46からの空気の排出を実行するポンプ作動時に、排気口46と外部を連通させる。なお、このとき、キャップ22の内側突部62は、排気ポート44の第2突起部50の大突出部58に当接している。これにより、キャップ22は、これ以上浮き上がることができない。
このように、ポンプ作動時において、排気口46は外部に連通しているので、前記の図2の矢印に示すように、ポンプ室30から排出される空気は、サイレンサ部20、排気ポート44の内部を通過して排気口46から排出される。そして、排気口46から排出される空気は、さらに、キャップ22と排気ポート44の間に形成された排気通路66の内部を、図中の下方向に向かって流れた後、外部に排出される。
ここで、排気通路66における排気ポート44の径方向(図3の左右方向)の断面積は、排気口46の開口面積以上である。詳しくは、絞り56における排気ポート44の径方向の断面積(2つ形成された絞り56の総断面積)は、排気口46の開口面積以上である。また、絞り64における排気ポート44の径方向の断面積(2つ形成された絞り64の総断面積)は、排気口46の開口面積以上である。
なお、図7に示すように、電動バキュームポンプ1は、キャップ22の内側突部62と排気ポート44の第2突起部50との間に、スプリング68を備えていてもよい。スプリング68は、キャップ22の底面22aを排気ポート44の開口端部44b側に付勢している。これにより、排気口46は、より確実に、キャップ22によって外部から遮断されている。なお、スプリング68は、本発明における「付勢部材」の一例である。
また、図8に示すように、排気ポート44は、突起部70を備えていてもよい。突起部70は、排気ポート44の周方向について、突出量が一定である。具体的には、キャップ22の内周面22bと突起部70の外周部70aは、接しているか、または、僅かな隙間を空けて離れている。そして、突起部70は、複数のパンチング穴72を備えている。パンチング穴72は、突起部70の板厚方向について突起部70を貫通する穴である。
また、図9に示すように、キャップ22と排気ポート44の間に形成される排気通路74は、ラビリンス構造に形成されていてもよい。ここで、「ラビリンス構造」とは、蛇行した通路を形成する迷路構造である。ここでは、排気ポート44の外側にさらに排気ポート44が形成されている。
また、図10に示すように、排気ポート44の開口端部44bは、R形状に形成されていてもよい。これにより、ポンプ停止時に、キャップ22の底面22aは、排気ポート44の開口端部44bに線接触する。そのため、排気口46は、より確実に、キャップ22によって外部から遮断される。
また、図11に示すように、キャップ22は、底面22aに、丸いでっぱり76を備えていてもよい。でっぱり76は、底面22aの中心部分にて、キャップ22の開口側に突出するように、略半球状に形成されている。これにより、ポンプ停止時に、キャップ22の底面22aは、排気ポート44の開口端部44bに線接触する。そのため、排気口46は、より確実に、キャップ22によって外部から遮断される。
また、図12に示すように、排気ポート44は第3突起部80を備え、かつ、第3突起部80にOリング82が配置されていてもよい。Oリング82におけるキャップ22の底面22a側の端部は、排気ポート44の開口端部44bよりもキャップ22の底面22a側の位置に配置されている。これにより、ポンプ停止時に、キャップ22の底面22aは、Oリング82に線接触する。そのため、排気口46は、より確実に、キャップ22によって外部から遮断される。
また、変形例として、前記の絞り56や絞り64は、それぞれ、1つのみ形成されていてもよい。さらに、電動バキュームポンプ1は、排気ポート44に備わる第1突起部48や第2突起部50や突起部70の代わりに、キャップ22の内周面22bから内側に突出する突起部を備えていてもよい。
以上のように、本実施例によれば、キャップ22は、ポンプ作動時に排気口46と外部を連通させ、ポンプ停止時に排気口46と外部を遮断させる。
これにより、ポンプ作動時には、排気流(排気口から外部へ排出される気体の流れ)が発生するので、排気口46から電動バキュームポンプ1の内部に異物が侵入しない。また、ポンプ停止時には、排気流が発生しないが、キャップ22が排気口46と外部を遮断させるので、排気口46から電動バキュームポンプ1の内部に異物が侵入しない。このようにして、排気口46から電動バキュームポンプ1の内部に異物が侵入することが防止される。そのため、例えば、車両の走行中に、電動バキュームポンプ1の内部へ路面の水やゴミや砂等が吸い込まれることが抑制される。
また、キャップ22は、排気ポート44の開口端部44bに当接して、排気口46と外部を遮断させる。これにより、より確実に、排気口46から電動バキュームポンプ1の内部に異物が侵入することが防止される。
また、排気ポート44の中心軸方向は重力方向と平行または略平行であり、開口端部44bは排気ポート44の中心軸方向における反重力側に配置されている。そして、キャップ22は、自重により、開口端部44bに当接して、排気口46と外部を遮断させる。これにより、排気流が生じないときには、キャップ22の自重により、排気口46と外部は遮断される。そのため、より確実に、ポンプ停止時に排気口46と外部は遮断される。
また、電動バキュームポンプ1は、キャップ22を開口端部44bに当接させるように付勢するスプリング68を有する。すなわち、スプリング68は、キャップ22の底面22aを開口端部44b側に付勢する。これにより、排気口46における外部に対する密閉性が向上する。また、排気ポート44の開口端部44bの向きは、重力の向きに関わらず、自由に設定可能となる。
また、キャップ22は、底面22aを有する筒状に形成されている。そして、キャップ22の内周面22bの内側に排気ポート44が配置されている。さらに、キャップ22と排気ポート44との間に形成される排気通路66における空気の流れ方向について、排気通路66の断面積は少なくとも1回拡大する。これにより、排気通路66にてサイレンサ機能が発揮されて、騒音が低減される。なお、詳しくは、排気通路66は、キャップ22の内周面22bと排気ポート44の外周面44cとの間、および、キャップ22の内周面22bと排気ポート44の第1突起部48の小突出部54との間、および、キャップ22の内周面22bと排気ポート44の第2突起部50の小突出部60との間に形成される。
また、電動バキュームポンプ1は、排気ポート44の外周面44cから外側に突出する第1突起部48の小突出部54とキャップ22の内周面22bとの間に、排気通路66の断面積が縮小される絞り56を有する。さらに、電動バキュームポンプ1は、排気ポート44の外周面44cから外側に突出する第2突起部50の小突出部60とキャップ22の内周面22bとの間に、排気通路66の断面積が縮小される絞り64を有する。これにより、絞り56と絞り64にて排気通路66の断面積が確実に縮小されるので、より確実に、排気通路66にて騒音が低減される。
また、排気通路66の断面積は、排気口46の開口面積以上である。これにより、排気流に影響を与えずに、排気通路66にて騒音が低減される。
また、キャップ22と排気ポート44の間に形成される排気通路74は、ラビリンス構造に形成されている。これにより、排気通路74にてサイレンサ機能が生じ、騒音が低減される。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
1 電動バキュームポンプ
14 ポンプ部
18 蓋
18a 上面
22 キャップ
22a 底面
22b 内周面
22c 端面
28 吸気ポート
29 吸気口
30 ポンプ室
36 吸入口
38 吐出口
44 排気ポート
44a 内周面
44b 開口端部
44c 外周面
46 排気口
48 第1突起部
50 第2突起部
52 大突出部
52a 外周部
54 小突出部
56 絞り
58 大突出部
58a 外周部
60 小突出部
62 内側突部
64 絞り
66 排気通路
68 スプリング
70 突起部
70a 外周部
72 パンチング穴
74 排気通路
76 でっぱり
80 第3突起部
82 Oリング
δ 隙間
A 所定量

Claims (8)

  1. 気体を吸い込む吸気口と、前記吸気口から吸い込まれた前記気体を外部に排出する排気口と、を有するバキュームポンプにおいて、
    前記排気口を覆う蓋部材を有し、
    前記蓋部材は、前記排気口からの前記気体の排出を実行するポンプ作動時に前記排気口と前記外部を連通させ、前記排気口からの前記気体の排出を停止するポンプ停止時に前記排気口と前記外部を遮断させること、
    を特徴とするバキュームポンプ。
  2. 請求項1のバキュームポンプにおいて、
    筒状の排気ポートを有し、
    前記排気口は、前記排気ポートの中心軸方向の一方の端部である開口端部の内側に形成され、
    前記蓋部材は、前記開口端部に当接して、前記排気口と前記外部を遮断させること、
    を特徴とするバキュームポンプ。
  3. 請求項2のバキュームポンプにおいて、
    前記排気ポートの中心軸方向は重力方向と平行または略平行であり、
    前記開口端部は、前記排気ポートの中心軸方向における反重力側に配置され、
    前記蓋部材は、自重により、前記開口端部に当接して、前記排気口と前記外部を遮断させること、
    を特徴とするバキュームポンプ。
  4. 請求項2または3のバキュームポンプにおいて、
    前記蓋部材を前記開口端部に当接させるように付勢する付勢部材を有すること、
    を特徴とするバキュームポンプ。
  5. 請求項2乃至4のいずれか1つのバキュームポンプにおいて、
    前記蓋部材は、底面を有する筒状に形成され、
    前記蓋部材の内周面の内側に前記排気ポートが配置され、
    前記蓋部材と前記排気ポートの間に形成される排気通路における前記気体の流れ方向について、前記排気通路の断面積は少なくとも1回拡大すること、
    を特徴とするバキュームポンプ。
  6. 請求項5のバキュームポンプにおいて、
    前記排気ポートの外周面から外側に突出する鍔状部と前記蓋部材の内周面との間に、前記排気通路の断面積が縮小される縮小部を有すること、
    を特徴とするバキュームポンプ。
  7. 請求項5または6のバキュームポンプにおいて、
    前記排気通路の断面積は、前記排気口の開口面積以上であること、
    を特徴とするバキュームポンプ。
  8. 請求項1乃至4のいずれか1つのバキュームポンプにおいて、
    前記蓋部材と排気ポートの間に形成される排気通路は、ラビリンス構造に形成されること、
    を特徴とするバキュームポンプ。
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