JP4918932B2 - Automatic urination processing apparatus and vacuum pump used therefor - Google Patents

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Description

本発明は、尿レシーバから尿を吸引する真空ポンプを用いた自動排尿処理装置およびそれに用いられる真空ポンプに関する。   The present invention relates to an automatic urination processing apparatus using a vacuum pump for sucking urine from a urine receiver, and a vacuum pump used therefor.

自力で排尿場所までの移動が困難な人等を対象にした排尿用の吸引装置の例が、特許文献1に記載されている。この公報に記載の尿吸引装置では、尿レシーバから吸引源である吸引ポンプの間に尿溜め容器を介在させている。そして、尿レシーバに排尿されたときには、その排尿を検知して吸引管路から尿溜め容器に吸引している。その際、吸引ポンプは尿溜め容器の圧力の変化を検出する圧力センサーの信号により、吸引状態を制御されている。   Patent Document 1 describes an example of a urination suction device for a person who cannot easily move to a urination place by himself. In the urine suction device described in this publication, a urine storage container is interposed between a urine receiver and a suction pump as a suction source. When the urine receiver is urinated, the urine is detected and sucked into the urine storage container from the suction line. At that time, the suction state of the suction pump is controlled by a signal from a pressure sensor that detects a change in the pressure of the urine storage container.

吸引ポンプには、多く軽量な真空ポンプが用いられる。このような真空ポンプの例が、特許文献2や特許文献3に記載されている。特許文献2に記載の圧縮機では、摺動特性、延いては効率を向上させるために、自己潤滑作用により潤滑を継続する摺動部材をロータリー圧縮機に設けている。一方、特許文献3に記載の回転ベーン形の圧縮機及び真空ポンプでは、圧縮室とシール液のポンプ室を気密に区画し、ポンプ室から吐出されるシール液をシール部及び潤滑部に送液している。   Many vacuum pumps are used as the suction pump. Examples of such a vacuum pump are described in Patent Document 2 and Patent Document 3. In the compressor described in Patent Document 2, a sliding member that continues lubrication by a self-lubricating action is provided in the rotary compressor in order to improve sliding characteristics and, consequently, efficiency. On the other hand, in the rotary vane type compressor and the vacuum pump described in Patent Document 3, the compression chamber and the pump chamber of the seal liquid are hermetically partitioned, and the seal liquid discharged from the pump chamber is sent to the seal portion and the lubrication portion. is doing.

特開2003−126242号公報JP 2003-126242 A 特開2002−195180号公報JP 2002-195180 A 特開平8−296575号公報JP-A-8-296575

上記特許文献1に記載の従来の尿吸引装置では、尿溜め容器の圧力に応じて吸引源である吸引ポンプの運転状態を変えることが記載されている。しかしながら、この特許文献1では、吸引ポンプの小型化及び低騒音化については十分には考慮されていない。尿吸引装置の可搬性を高めるために、装置全体を小型化するときには、吸引ポンプも小型化が必要である。ポンプを小型化する最も有効な方法はポンプの回転速度を高めることであるが、ポンプの回転速度を高めると、小型ポンプに一般的に使用される容積形のポンプでは、可動部と静止部間の相対隙間が大きくなり、効率が低下する。また、単に高速化すれば、騒音が増大する。尿吸引装置は、野外はもちろん、特に夜間のベッド脇での使用をも考慮しなければならないから、騒音の低減は必須である。   In the conventional urine suction device described in Patent Document 1, it is described that the operating state of a suction pump as a suction source is changed according to the pressure of a urine storage container. However, this Patent Document 1 does not sufficiently consider the size reduction and noise reduction of the suction pump. In order to increase the portability of the urine suction device, when the entire device is downsized, the suction pump needs to be downsized. The most effective way to reduce the size of the pump is to increase the rotation speed of the pump. However, if the rotation speed of the pump is increased, the positive displacement pump generally used for small pumps has a gap between the moving part and the stationary part. The relative gap becomes larger and the efficiency decreases. Also, simply increasing the speed increases noise. Since the urine suction device must be used not only outdoors but also at the bedside at night, noise reduction is essential.

一方、特許文献2や特許文献3に記載の圧縮機では、小型化等により効率が低下するのを防止するために、シール部や潤滑部の信頼性を向上させている。しかしながらこれらの圧縮機は、排尿処理装置等の携帯用の医療用装置に使用することが特定されていないので、小型化が進められているといっても、性能を重視する観点から構造が複雑になっている。また、夜間での使用も期待される装置に用いられるものでもないので、間欠運転等における騒音の発生や寿命の低減についても十分には考慮されていない。   On the other hand, in the compressors described in Patent Document 2 and Patent Document 3, the reliability of the seal portion and the lubrication portion is improved in order to prevent the efficiency from being reduced due to downsizing or the like. However, since these compressors have not been specified for use in portable medical devices such as urination treatment devices, the structure is complicated from the viewpoint of emphasizing performance even though they are being miniaturized. It has become. In addition, since it is not used in a device that is expected to be used at night, the generation of noise and the reduction of life in intermittent operation are not sufficiently considered.

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、真空ポンプを小型化するとともに、携帯性を向上させることにある。本発明の他の目的は、可搬性を有する真空ポンプの信頼性を向上させることにある。本発明のさらに他の目的は、夜間や屋外でも真空ポンプを備えた排尿処理装置を使用できるようにすることにある。   The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to reduce the size of the vacuum pump and improve portability. Another object of the present invention is to improve the reliability of a portable vacuum pump. Still another object of the present invention is to make it possible to use a urination treatment apparatus equipped with a vacuum pump even at night or outdoors.

上記目的を達成するため本発明は、尿レシーバから尿を吸引する真空ポンプを用いた自動排尿処理装置において、前記真空ポンプは、樹脂製とされ、前記真空ポンプの駆動軸と駆動モータのモータ軸とを接続し、一方側に前記モータ軸にかん合する丸穴を、他方側に前記駆動軸にかん合する角穴が形成された軸継手と、樹脂製とされ、前記駆動軸に偏心して外形円筒部を有し、金属製の前記駆動軸がインサート成形により一体化されている偏心軸と、樹脂製とされ、外周の上部に板状のブレード部を有し、下部は円筒形状をしており、前記偏心軸の外周に取り付けられたピストンと、樹脂製とされ、前記偏心軸、前記ピストンを収容し、前記ブレード部の先端部が内周面に形成された空間に突き出るように配置されたシリンダと、円柱の一部を形成した樹脂製とされ、外形形状に合わせた内面形状をした前記シリンダの突起部に保持され、前記ブレード部の中間部を左右から挟持することで、前記ブレード部の動きを規制し、前記ピストンの自転を阻止する摺動円柱と、前記シリンダの内周面と前記ピストン間に形成されるポンプ室に開口している吸込流路及び吐出流路と、を備え、前記モータ軸が回転すると、前記偏心軸、前記ピストンが偏心運動し、その際、前記ブレードの動きが前記摺動円柱により規制されて前記ピストンの自転が阻止され、前記ポンプ室の容積が変化するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an automatic urine treatment apparatus using a vacuum pump for sucking urine from a urine receiver, wherein the vacuum pump is made of resin, and a drive shaft of the vacuum pump and a motor shaft of the drive motor And a shaft joint in which a round hole mating with the motor shaft is formed on one side and a square hole mating with the driving shaft is formed on the other side, and is made of resin and is eccentric to the driving shaft. An eccentric shaft having an outer cylindrical portion, in which the metal drive shaft is integrated by insert molding, is made of resin, has a plate-like blade portion on the outer periphery, and a lower portion has a cylindrical shape. The piston is attached to the outer periphery of the eccentric shaft, and is made of resin. The eccentric shaft and the piston are accommodated, and the tip of the blade portion is arranged to protrude into the space formed on the inner peripheral surface. a cylinder which is a part of a cylinder Is a form the resin, is retained in the projecting portion of the cylinder in which the inner surface shape corresponding to the outer shape, by sandwiching the intermediate portion of the blade portion from the left and right, to regulate the movement of said blade portion, said piston A sliding cylinder that prevents the rotation of the cylinder, a suction flow path and a discharge flow path that are open in a pump chamber formed between the inner peripheral surface of the cylinder and the piston, and when the motor shaft rotates, The eccentric shaft and the piston are eccentrically moved. At this time, the movement of the blade is restricted by the sliding cylinder, the rotation of the piston is prevented, and the volume of the pump chamber is changed.

本発明によれば、真空ポンプは、樹脂製の軸継手及び偏心軸を介して樹脂製のピストンを駆動するので、簡単な構成で信頼性が向上し、騒音発生源が減り、夜間や屋外でも使用できるばかりでなく、間欠運転に適し、軽量で、耐熱性および耐摩耗性に富み、耐薬品性の中の耐弱酸性および耐弱アルカリ性に適した自動排尿処理装置およびそれに用いられる真空ポンプを得ることができる。   According to the present invention, since the vacuum pump drives the resin piston through the resin shaft coupling and the eccentric shaft, the reliability is improved with a simple configuration, the noise generation source is reduced, and the night and outdoors. Not only can it be used, but also an automatic urine treatment device suitable for intermittent operation, light weight, excellent in heat resistance and wear resistance, suitable for weak acid resistance and weak alkali resistance in chemical resistance, and a vacuum pump used therefor Obtainable.

本発明に係る携帯型の真空ポンプの一実施例の側断面図。1 is a side sectional view of one embodiment of a portable vacuum pump according to the present invention. 図1のA−A断面図。AA sectional drawing of FIG. 図1に示した真空ポンプのロータ部の分解斜視図。The disassembled perspective view of the rotor part of the vacuum pump shown in FIG. 図1に示した真空ポンプの軸継手部の分解斜視図。The disassembled perspective view of the shaft coupling part of the vacuum pump shown in FIG. 図1に示した真空ポンプに用いる駆動軸部の分解斜視図。The disassembled perspective view of the drive shaft part used for the vacuum pump shown in FIG. 図1に示した真空ポンプに用いる軸継手部の側面図。The side view of the shaft coupling part used for the vacuum pump shown in FIG. 図1に示した真空ポンプに用いる軸継手の他の実施例の分解斜視図。The disassembled perspective view of the other Example of the shaft coupling used for the vacuum pump shown in FIG. 図1に示した真空ポンプに用いる駆動軸の端部の側面図。The side view of the edge part of the drive shaft used for the vacuum pump shown in FIG. 図1に示した真空ポンプに用いる吐出弁押え19の正面図及び側面図。The front view and side view of the discharge valve holder 19 used for the vacuum pump shown in FIG.

以下、本発明に係る携帯型の真空ポンプの一実施例を、図面を用いて説明する。本実施例で示した真空ポンプは、主として排尿処理装置に用いられる。図1は、真空ポンプの縦断面図であり、図2は図1のA−A断面図である。図3は、図1に示した真空ポンプの主要部の分解斜視図とそのB−B断面図、図4は、図1に示した真空ポンプの軸端部の分解斜視図、図5は、図1に示した真空ポンプの軸回りの分解斜視図である。   Hereinafter, an embodiment of a portable vacuum pump according to the present invention will be described with reference to the drawings. The vacuum pump shown in the present embodiment is mainly used in a urination processing apparatus. 1 is a longitudinal sectional view of the vacuum pump, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 3 is an exploded perspective view of a main part of the vacuum pump shown in FIG. 1 and its BB cross-sectional view, FIG. 4 is an exploded perspective view of a shaft end portion of the vacuum pump shown in FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view around the axis of the vacuum pump shown in FIG. 1.

携帯型の真空ポンプ1では、駆動モータ2の一方の側面に、軸継手21を介して真空ポンプ本体1aが接続されている。真空ポンプ本体1を、4000〜7000rpmの回転速度で、モータ2が駆動する。モータ2の直径は30mm程度、軸方向長さは35mm程度である。モータ2は、4〜9V程度の乾電池や二次電池で駆動される。   In the portable vacuum pump 1, a vacuum pump body 1 a is connected to one side surface of the drive motor 2 via a shaft coupling 21. The motor 2 drives the vacuum pump main body 1 at a rotational speed of 4000 to 7000 rpm. The motor 2 has a diameter of about 30 mm and an axial length of about 35 mm. The motor 2 is driven by a dry battery or secondary battery of about 4-9V.

軸継手21を介してモータ軸2aに接続された駆動軸10の軸方向中間部は、円柱形の偏心軸11の内部に偏心して形成された穴に嵌合し、偏心軸11をモータ軸2a回りに偏心運動させる。偏心軸11の外周側には、ニードル軸受12が嵌合されている。偏心軸11の軸方向左右両側は、玉軸受15a、15bで回転支持される。偏心軸11の反モータ側の当接面10f、すなわち図1の左端部には、バランスウエイト当接面10eを基準として、バランスウエイト13が取り付けられている。バランスウエイト13は、止め具14で偏心軸11に保持される。   An intermediate portion in the axial direction of the drive shaft 10 connected to the motor shaft 2a via the shaft coupling 21 is fitted into a hole formed eccentrically inside the cylindrical eccentric shaft 11, and the eccentric shaft 11 is fitted to the motor shaft 2a. Eccentric movement around. A needle bearing 12 is fitted on the outer peripheral side of the eccentric shaft 11. The left and right axial sides of the eccentric shaft 11 are rotatably supported by ball bearings 15a and 15b. A balance weight 13 is attached to the contact surface 10f of the eccentric shaft 11 on the side opposite to the motor, that is, the left end in FIG. 1, with the balance weight contact surface 10e as a reference. The balance weight 13 is held on the eccentric shaft 11 by a stopper 14.

円筒状の玉軸受保持部5aに保持した玉軸受15aに塗布した図示しない潤滑剤の飛散を防止するため、玉軸受保持部5aの周囲に、円錐状の潤滑剤溜り皿5bを取り付けた。同様に、玉軸受15bの保持部にも、円錐状の潤滑剤溜り皿4fを取り付けた。ピストン3と偏心軸11間にニードル軸受12を用いる場合は、ニードル軸受12の内輪側を軸方向に押してニードル軸受12を保持するニードル軸受固定部11dを形成する。   In order to prevent scattering of a lubricant (not shown) applied to the ball bearing 15a held by the cylindrical ball bearing holding portion 5a, a conical lubricant reservoir 5b was attached around the ball bearing holding portion 5a. Similarly, a conical lubricant reservoir 4f was also attached to the holding portion of the ball bearing 15b. When the needle bearing 12 is used between the piston 3 and the eccentric shaft 11, a needle bearing fixing portion 11 d that holds the needle bearing 12 by pressing the inner ring side of the needle bearing 12 in the axial direction is formed.

駆動軸10のバランスウエイト13側の部分は、フランジ5に嵌合するカバー6で覆われている。シリンダ4の一側面4cには、この真空ポンプ1を排尿処理装置に取り付ける取付け板4dが設けられている。さらに、シリンダ4のモータ2側の端部は円筒状に形成されており、軸継手21を収容して、電動機2に形成した嵌合部に嵌合する。これにより
、シリンダ4を直接モータ2が支持可能になっている。ポンプ室4a部に対応するシリンダの外周部は2重に形成されており、この2重部のモータ2側の端部には、モータ2の外周を保持するモータベース20が取り付けられている。したがって、モータベース20によっても、シリンダ4はモータ2に保持される。
A portion of the drive shaft 10 on the balance weight 13 side is covered with a cover 6 fitted to the flange 5. On one side surface 4c of the cylinder 4, a mounting plate 4d for attaching the vacuum pump 1 to the urination processing apparatus is provided. Furthermore, the end portion of the cylinder 4 on the motor 2 side is formed in a cylindrical shape, accommodates the shaft coupling 21, and fits into a fitting portion formed in the electric motor 2. Thereby, the motor 2 can directly support the cylinder 4. The outer peripheral portion of the cylinder corresponding to the pump chamber 4a is formed in a double manner, and a motor base 20 that holds the outer periphery of the motor 2 is attached to the end of the double portion on the motor 2 side. Therefore, the cylinder 4 is held by the motor 2 also by the motor base 20.

玉軸受15bは、一方の側面、図1の左側の側面が開放された雪だるま形の容器であるケーシング一体型のシリンダ4に、保持される。一方左側の玉軸受15aは、フランジ5に形成した玉軸受保持部5aに保持される。フランジ5はシリンダ4の開放側の面を覆う板状の部材であり、専用シート17をシリンダとの間に配置して、シリンダ4と気密に嵌合する。専用シート17はPTFE製のシートであり、樹脂材料で構成されたシリンダ4、偏心軸11、以下に詳細を示すピストン3および摺動円柱7a、7bの成形誤差および組み立て誤差を吸収する。   The ball bearing 15b is held by a casing-integrated cylinder 4 which is a snowman-shaped container with one side face, the left side face in FIG. On the other hand, the left ball bearing 15 a is held by a ball bearing holding portion 5 a formed on the flange 5. The flange 5 is a plate-like member that covers the open-side surface of the cylinder 4, and the dedicated sheet 17 is disposed between the cylinder 5 and the cylinder 4 is hermetically fitted. The dedicated sheet 17 is a PTFE sheet and absorbs molding errors and assembly errors of the cylinder 4 and the eccentric shaft 11 made of a resin material, and the piston 3 and the sliding cylinders 7a and 7b, which will be described in detail below.

専用シート17上をシリンダ4が摺動するので、専用シート17には摺動性に富む材料を用いている。専用シート17は、シリンダ4の摺動時に変形可能である。ニードル軸受12の外径側には、リングとこのリングの周方向の1箇所を外方に延ばして形成したブレード3aとを有するピストン3が取り付けられている。シリンダ4内には、偏心軸11及びニードル軸受12、ピストン3が収容される。   Since the cylinder 4 slides on the dedicated sheet 17, a material having high slidability is used for the dedicated sheet 17. The dedicated sheet 17 can be deformed when the cylinder 4 slides. On the outer diameter side of the needle bearing 12, a piston 3 having a ring and a blade 3a formed by extending one circumferential portion of the ring outward is attached. An eccentric shaft 11, a needle bearing 12, and a piston 3 are accommodated in the cylinder 4.

ブレード3aの中間部を、円柱の一部を形成する摺動円柱7a、7bが左右から挟持している。この摺動円柱7a、7bは、摺動円柱7a、7bの外形形状に合わせた内面形状をしたシリンダ4の突起部に保持される。ブレード3aの先端部は、シリンダ4の突起部の内周面に形成された楕円筒状の空間に突き出ている。ピストン3の下部は円筒形状をしており、その外周面3bは、円筒形に形成されたシリンダ4下部の内周面4aに対向する。そして、ピストン3とシリンダ4との間は、最も狭いところでもシール性を保持できるように微小隙間を形成している。ピストン3は、シリンダ4内を旋回運動する。ピストン3が一定半径で旋回運動すると、シリンダ4の内周面4aとピストン3間に形成される三日月状の空間4bも追従して移動する。そして、気体は吸込流路8から吸入され、吐出流路9へ吐出される。   Sliding cylinders 7a and 7b that form part of the cylinder are sandwiched from the left and right at the intermediate part of the blade 3a. The sliding cylinders 7a and 7b are held by protrusions of the cylinder 4 having an inner surface shape that matches the outer shape of the sliding cylinders 7a and 7b. The tip of the blade 3 a protrudes into an elliptical cylindrical space formed on the inner peripheral surface of the protrusion of the cylinder 4. The lower portion of the piston 3 has a cylindrical shape, and the outer peripheral surface 3b faces the inner peripheral surface 4a of the lower portion of the cylinder 4 formed in a cylindrical shape. A small gap is formed between the piston 3 and the cylinder 4 so that the sealing performance can be maintained even in the narrowest part. The piston 3 rotates in the cylinder 4. When the piston 3 pivots at a constant radius, the crescent-shaped space 4b formed between the inner peripheral surface 4a of the cylinder 4 and the piston 3 also moves following it. Then, the gas is sucked from the suction flow path 8 and discharged to the discharge flow path 9.

シリンダ4の摺動円柱7a、7bの保持部近傍には、駆動軸4に直交する方向であって水平方向に、吸込流路8及び吐出流路9が形成されている。吸込流路8及び吐出流路9は、ポンプ室4bに開口している。吐出流路9には弁座9bが形成されており、この弁座9bには吐出弁9aが当接している。吐出弁9aは、厚さ0.5mmのシリコンシートである。吐出弁9aを、吐出弁押え19が反吐出側に押圧している。吐出流路9に取り付ける吐出弁9aは、デッドボリュームを少なくするため、できるだけシリンダ内周面4aであってブレード3aに近い位置に設ける。本実施例では、吐出側のシリンダ側面4cに、吐出流路9よりも大径の穴を形成して弁座9bとした。   In the vicinity of the holding portions of the sliding cylinders 7a and 7b of the cylinder 4, a suction channel 8 and a discharge channel 9 are formed in a direction perpendicular to the drive shaft 4 and in the horizontal direction. The suction flow path 8 and the discharge flow path 9 are open to the pump chamber 4b. A valve seat 9b is formed in the discharge flow path 9, and the discharge valve 9a is in contact with the valve seat 9b. The discharge valve 9a is a silicon sheet having a thickness of 0.5 mm. The discharge valve presser 19 is pressing the discharge valve 9a to the non-discharge side. The discharge valve 9a attached to the discharge flow path 9 is provided as close to the blade 3a as possible on the cylinder inner peripheral surface 4a in order to reduce the dead volume. In the present embodiment, a valve seat 9b is formed by forming a hole having a diameter larger than that of the discharge passage 9 on the cylinder side surface 4c on the discharge side.

吐出弁押え19の詳細を図9に示す。同図(a)はその正面図であり、同図(b)はその側面図である。吐出弁押え19は、丸棒を加工して成形している。すなわち、丸棒の中心部に貫通穴19yを加工するとともに背面側を軸方向に吐出弁跳ね上げ幅19dだけ段付形状にする。段の一部は、図9で高さ方向に斜めに切り欠かれている。丸棒の前面側には直径方向に切り欠いた溝であるすり割り19jが形成されており、貫通穴19yより大径の丸穴19xが軸方向中間部まで形成されている。この丸穴19xの背面側には、六角レンチでこの吐出弁押え19を取り付けるための六角穴19iが形成されている。吐出弁押え19の外径19aは5.0mmである。   Details of the discharge valve retainer 19 are shown in FIG. FIG. 2A is a front view thereof, and FIG. 2B is a side view thereof. The discharge valve presser 19 is formed by processing a round bar. That is, the through hole 19y is processed at the center of the round bar, and the back side is stepped by the discharge valve jumping width 19d in the axial direction. A part of the step is notched obliquely in the height direction in FIG. A slot 19j which is a groove cut out in the diameter direction is formed on the front side of the round bar, and a round hole 19x having a diameter larger than that of the through hole 19y is formed up to an intermediate portion in the axial direction. A hexagonal hole 19i for attaching the discharge valve retainer 19 with a hexagon wrench is formed on the back side of the round hole 19x. The outer diameter 19a of the discharge valve retainer 19 is 5.0 mm.

吐出弁押え19の背面側には、吐出弁押え19とほぼ同径の吐出弁9aが配置されている。吐出弁9aは、厚さ0.1mmのPTFE製の円板シートであり、吐出弁押え19の形状に合わせて、上端から段付部までだけが吐出弁押え19で押えられている。したがって、段付部から下部は、吐出流路9の圧力により左右に折れ曲がる。ここで、上端部から段付部までの長さである弁押え長さ19bは、1.15mmである。段付部の切り欠き角度である弁開口角19cは45度である。吐出弁9aは切り欠き部の両端である弁開口支点部19e、19fを支点として折れ曲がる。吐出弁9aの下端側を弁開口支点部19fでさらに折れ曲がるようにしたので、吐出弁9aが、折れ曲がったときに吐出弁押え19の前面側と吐出弁9aの背面側が連通する連通路を確保できる。   A discharge valve 9 a having substantially the same diameter as the discharge valve presser 19 is disposed on the back side of the discharge valve presser 19. The discharge valve 9 a is a PTFE disc sheet having a thickness of 0.1 mm, and only the upper end to the stepped portion is pressed by the discharge valve presser 19 in accordance with the shape of the discharge valve presser 19. Therefore, the lower part from the stepped part is bent to the left and right by the pressure of the discharge flow path 9. Here, the valve presser length 19b, which is the length from the upper end to the stepped portion, is 1.15 mm. The valve opening angle 19c, which is a notch angle of the stepped portion, is 45 degrees. The discharge valve 9a is bent with the valve opening fulcrum portions 19e and 19f, which are both ends of the notch, as fulcrums. Since the lower end side of the discharge valve 9a is further bent at the valve opening fulcrum 19f, it is possible to secure a communication path in which the front side of the discharge valve presser 19 and the rear side of the discharge valve 9a communicate with each other when the discharge valve 9a is bent. .

すなわち、吐出弁押え19に形成した貫通穴19yにより形成されるリングの肉厚19g部分の内側に、排気口高さ19hを確保したので、貫通穴19yから溝幅19kのすり割り19jに連通する流路が形成される。これにより、真空ポンプの据付状態に関わらず、吐出弁を確実に動作させることができる。なお、段付部を斜めに切り欠く形状としたので、吐出弁9aの開閉による騒音が低減される。   That is, since the exhaust port height 19h is secured inside the ring thickness 19g portion formed by the through hole 19y formed in the discharge valve retainer 19, the through hole 19y communicates with the slot 19j having the groove width 19k. A flow path is formed. Thereby, the discharge valve can be reliably operated regardless of the installation state of the vacuum pump. In addition, since the stepped portion has a shape that is cut obliquely, noise due to opening and closing of the discharge valve 9a is reduced.

図4に詳細を示すように、駆動軸10とモータ2の回転軸2aとは、軸継手21を介して接続される。軸継手21は、円柱形をしており、モータ2の回転軸2aが嵌合する側には、丸穴21aが形成されている。一方、駆動軸10が嵌合する側は、円の2面を面落としした擬似長方形状の穴(角穴)21bが形成されている。この角穴21bに対応して、駆動軸10には互いに平行な平面10b、10cを有するフィレットが形成されている。駆動軸10の中心部には、モータの回転軸が嵌合可能な丸穴10aが形成されている。   As shown in detail in FIG. 4, the drive shaft 10 and the rotating shaft 2 a of the motor 2 are connected via a shaft coupling 21. The shaft coupling 21 has a cylindrical shape, and a round hole 21a is formed on the side where the rotating shaft 2a of the motor 2 is fitted. On the other hand, the side on which the drive shaft 10 is fitted is formed with a pseudo-rectangular hole (square hole) 21b in which two surfaces of a circle are cut off. Corresponding to the square holes 21b, the drive shaft 10 is formed with fillets having planes 10b and 10c parallel to each other. A round hole 10a into which the rotation shaft of the motor can be fitted is formed at the center of the drive shaft 10.

このように構成した真空ポンプ1では、シリンダ4にフランジ5及び専用シート17が気密に取り付けられて、ポンプ室4bが形成される。シリンダ4のフランジ5に対向する面には突起4eが形成されており、フランジ5をシリンダ4に取り付けるときにこの突起4eが潰され突起4eと専用シート17がフランジ5に密着する。これにより、ポンプ室4bのシール性を高めている。   In the vacuum pump 1 configured as described above, the flange 5 and the dedicated sheet 17 are hermetically attached to the cylinder 4 to form the pump chamber 4b. A protrusion 4 e is formed on the surface of the cylinder 4 facing the flange 5. When the flange 5 is attached to the cylinder 4, the protrusion 4 e is crushed and the protrusion 4 e and the dedicated sheet 17 are in close contact with the flange 5. Thereby, the sealing performance of the pump chamber 4b is improved.

モータ軸2aが回転すると、偏心軸11が偏心運動し、この偏心シャフトの外径側に取り付けたピストン3も偏心運動する。その際、ピストン3のブレード3aが摺動円柱7a、7bによりその動きを規制され、ピストン3の自転が阻止される。なお、ブレード3aの自転を防止する摺動円柱7a、7bは、ブレード3aの動きが円滑になるように、摺動性のよい材料及び形状(円柱の一部)としている。   When the motor shaft 2a rotates, the eccentric shaft 11 moves eccentrically, and the piston 3 attached to the outer diameter side of the eccentric shaft also moves eccentrically. At this time, the movement of the blade 3a of the piston 3 is restricted by the sliding cylinders 7a and 7b, and the rotation of the piston 3 is prevented. Note that the sliding cylinders 7a and 7b that prevent the blade 3a from rotating are made of a material and a shape (part of the cylinder) with good slidability so that the movement of the blade 3a is smooth.

本実施例では、モータ2の回転駆動力をモータの回転軸2aと丸穴21aとの間の静摩擦を用いて駆動軸10に伝達する。軸継手21が回転すると、軸継手21に形成した角穴21bから、駆動軸10のフィレットの平面10b、10cに回転力が伝達され、駆動軸10が回転する。ところで、従来、締付けねじ等を用いて軸継手21を軸10に固定していたが、本実施例では締付けねじ等を使用しない。その理由は、締め付けねじ等を使用すると、締め付けねじの重量がアンバランス荷重として作用し、振動を発生するおそれがあるからである。締め付けねじを使用しないので、駆動軸10と軸継手21の嵌合を密にする。しかも、駆動軸10と軸継手21との分解も必要であるから、軸継手21にPC(ポリカーボネート)等の樹脂を用いて、軽量化及び高摩擦係数化している。   In this embodiment, the rotational driving force of the motor 2 is transmitted to the driving shaft 10 using static friction between the rotating shaft 2a of the motor and the round hole 21a. When the shaft coupling 21 rotates, a rotational force is transmitted from the square hole 21b formed in the shaft coupling 21 to the planes 10b and 10c of the fillet of the drive shaft 10, and the drive shaft 10 rotates. By the way, conventionally, the shaft coupling 21 is fixed to the shaft 10 by using a tightening screw or the like, but in this embodiment, the tightening screw or the like is not used. The reason is that if a tightening screw or the like is used, the weight of the tightening screw acts as an unbalanced load, and vibration may occur. Since no fastening screw is used, the drive shaft 10 and the shaft coupling 21 are closely fitted. In addition, since the drive shaft 10 and the shaft coupling 21 need to be disassembled, a resin such as PC (polycarbonate) is used for the shaft coupling 21 to reduce the weight and increase the friction coefficient.

本実施例では、上記の理由からポリカーボネートの軸継手21を使用しているが、樹脂製の軸継手21は、金属製のものと同様な成形精度を達成するのが困難である。成形の誤差により、モータ2の回転軸2aと駆動軸10との同軸度が狂うのを防止するために、モータ2の回転軸2aを駆動軸10の丸穴10aに挿入可能にした。これにより、モータ2の回転軸2aと駆動軸10の軸心が微妙にずれたことに起因する高速回転時の振動を低減できるとともに、機械効率の低下を防止できる。また、真空ポンプ1の軸方向軸長さを低減でき、真空ポンプ1を小型化できる。   In the present embodiment, the polycarbonate shaft joint 21 is used for the above-mentioned reason, but the resin shaft joint 21 is difficult to achieve the same molding accuracy as that of a metal one. The rotation shaft 2a of the motor 2 can be inserted into the round hole 10a of the drive shaft 10 in order to prevent the coaxiality between the rotation shaft 2a of the motor 2 and the drive shaft 10 from deviating due to molding errors. As a result, it is possible to reduce vibration during high-speed rotation caused by the slight misalignment between the rotation shaft 2a of the motor 2 and the axis of the drive shaft 10, and it is possible to prevent a decrease in mechanical efficiency. Moreover, the axial length of the vacuum pump 1 can be reduced, and the vacuum pump 1 can be miniaturized.

一方、軸継手21をモータ2の回転軸2aに取り付ける際にも、締め付けねじを使用しないで、軸継手21をモータ2から取り外し可能にしている。そのため、本実施例では、軸継手21の丸穴21aの内周面に、図6に詳細を示す軸方向に延びる突起21cを形成している。突起21cは、軸継手21cの内周面の周方向に、間隔を置いて複数形成されている。図6(a)は、軸継手21単体の側面図であり、同図(b)は軸継手21をモータ2の回転軸2aに取り付けた状態の断面図である。回転軸2aを軸継手21に挿入したので、樹脂製の軸継手21の突起21cが弾性変形している。   On the other hand, when attaching the shaft coupling 21 to the rotating shaft 2 a of the motor 2, the shaft coupling 21 can be detached from the motor 2 without using a fastening screw. For this reason, in this embodiment, a projection 21c extending in the axial direction as shown in detail in FIG. 6 is formed on the inner peripheral surface of the round hole 21a of the shaft coupling 21. A plurality of protrusions 21c are formed at intervals in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the shaft coupling 21c. FIG. 6A is a side view of the shaft coupling 21 alone, and FIG. 6B is a cross-sectional view of the state where the shaft coupling 21 is attached to the rotating shaft 2 a of the motor 2. Since the rotating shaft 2a is inserted into the shaft coupling 21, the protrusion 21c of the resin shaft coupling 21 is elastically deformed.

軸継手21の内周面に複数の突起21cを形成したので、モータ2の回転軸2aの回転トルクが、摩擦力により確実に軸継手21に伝達される。また、突起21cの変形により、モータ2の回転軸2aの位置決め、つまり同心度が保たれる。また突起21cの変形により、トルク伝達に必要なモータ2の回転軸2aとの接触面積も確保される。突起21cの高さは、モータ2の回転軸2aが挿入されたときに、突起21cと回転軸2aとの間に嵌合すき間がない状態になるように設定される。したがって、丸穴21aの寸法が多少異なっていたり精度がばらついていても、また回転軸2aと軸継手21の材質が違っていて熱変形量に差が生じても、突起21cと回転軸2a間に隙間がないので、回転トルクが確実に伝達される。   Since the plurality of protrusions 21c are formed on the inner peripheral surface of the shaft coupling 21, the rotational torque of the rotating shaft 2a of the motor 2 is reliably transmitted to the shaft coupling 21 by the frictional force. Further, due to the deformation of the protrusion 21c, the positioning of the rotating shaft 2a of the motor 2, that is, the concentricity is maintained. Further, due to the deformation of the protrusion 21c, a contact area with the rotating shaft 2a of the motor 2 necessary for torque transmission is also ensured. The height of the protrusion 21c is set so that there is no gap between the protrusion 21c and the rotation shaft 2a when the rotation shaft 2a of the motor 2 is inserted. Therefore, even if the size of the round hole 21a is slightly different or the accuracy is varied, or even if the materials of the rotary shaft 2a and the shaft coupling 21 are different and a difference in thermal deformation occurs, the distance between the protrusion 21c and the rotary shaft 2a. Since there is no gap, the rotational torque is reliably transmitted.

駆動軸10には、軸継手21の角穴21bの側面および駆動軸10のフィレットの平行平面10b、10cから、回転トルクが伝達される。これらの角穴21bやフィレットは、トルク伝達だけではなく、組立て時の位置決めにも利用される。角穴の21bの2側面にフィレットの平面10b、10cを合わせれば、軸継手21を駆動軸10に対して水平方向と垂直方向に位置決めできる。また、モータ2の回転軸2aと駆動軸10の丸穴10aを、フィレットを軸継手21の角穴21b挿入するだけで自動的に位置決めできる。   Rotational torque is transmitted to the drive shaft 10 from the side surface of the square hole 21 b of the shaft coupling 21 and the parallel planes 10 b and 10 c of the fillets of the drive shaft 10. These square holes 21b and fillets are used not only for torque transmission but also for positioning during assembly. By aligning the fillet planes 10b and 10c with the two side surfaces of the square hole 21b, the shaft coupling 21 can be positioned with respect to the drive shaft 10 in the horizontal and vertical directions. Further, the rotary shaft 2 a of the motor 2 and the round hole 10 a of the drive shaft 10 can be automatically positioned by simply inserting the fillet into the square hole 21 b of the shaft coupling 21.

図7に、軸継手の他の実施例を示す。上記実施例では、軸方向に延びる突起21cとフィレットで軸継手21を、回転軸2aおよび駆動軸10aに固定している。本実施例では、軸継手22に半径方向に延びる軟化穴22cをほぼ軸対称位置に複数個形成している。軸継手22の材料が樹脂であるから、軟化穴22cの加工において軟化穴22cの内周面部が内側に塑性変形する。この変形により、丸穴22aに回転軸2aを挿入すると、丸穴22aの内面が、回転軸2aにより押し広げられ、回転軸2aと軸継手22との間の嵌合すき間が無い部分が周方向に形成される。駆動軸10側は、擬似角溝の代わりに、駆動軸10の端部形状に対応した外周まで延びる溝22bとした。軸継手22をこのように形成することによっても、上記実施例と同様に簡易にモータ軸2aと駆動軸10の位置決めできるとともに、熱変形にも対応できる。   FIG. 7 shows another embodiment of the shaft coupling. In the said Example, the axial coupling 21 is being fixed to the rotating shaft 2a and the drive shaft 10a with the protrusion 21c and fillet which extend in an axial direction. In the present embodiment, a plurality of softening holes 22c extending in the radial direction are formed in the shaft coupling 22 at substantially axisymmetric positions. Since the material of the shaft coupling 22 is resin, the inner peripheral surface portion of the softening hole 22c is plastically deformed inward during the processing of the softening hole 22c. Due to this deformation, when the rotary shaft 2a is inserted into the round hole 22a, the inner surface of the round hole 22a is expanded by the rotary shaft 2a, and the portion where there is no fitting gap between the rotary shaft 2a and the shaft coupling 22 is in the circumferential direction. Formed. On the drive shaft 10 side, a groove 22b extending to the outer periphery corresponding to the shape of the end of the drive shaft 10 was used instead of the pseudo square groove. By forming the shaft coupling 22 in this way, the motor shaft 2a and the drive shaft 10 can be easily positioned as in the above-described embodiment, and thermal deformation can be dealt with.

次にポンプ部の作用を、図3および図5を用いて説明する。駆動軸10の外周の1箇所には切り欠き面10dが形成されており、断面切頭円形状をしている。この切り欠き面10d部における断面軸形状と同様の断面形状の穴(駆動軸用穴)11aが偏心軸11に形成されているので、駆動軸用の穴11aに駆動軸10を挿入すれば、偏心軸11の周方向位置が位置決めされる。駆動軸10が回転すると、この切り欠き面10dから駆動用軸の穴11aの平面11bに回転トルクが伝達され、偏心軸11が回転する。このとき、偏心軸11の軸心と駆動軸10の軸心とは異なっているから、偏心軸11は、偏心した回転運動をする。   Next, the operation of the pump unit will be described with reference to FIGS. A notch surface 10d is formed at one location on the outer periphery of the drive shaft 10 and has a truncated circular shape in cross section. Since a hole (drive shaft hole) 11a having a cross-sectional shape similar to the cross-sectional shaft shape in the notch surface 10d is formed in the eccentric shaft 11, if the drive shaft 10 is inserted into the drive shaft hole 11a, The circumferential position of the eccentric shaft 11 is positioned. When the drive shaft 10 rotates, rotational torque is transmitted from the notch surface 10d to the flat surface 11b of the drive shaft hole 11a, and the eccentric shaft 11 rotates. At this time, since the shaft center of the eccentric shaft 11 and the shaft center of the drive shaft 10 are different, the eccentric shaft 11 performs an eccentric rotational motion.

このとき、偏心軸11と駆動軸10との間の組立て誤差や隙間等により偏心軸11に振動が生じる、偏心軸11は偏心運動するので振動が増幅される。その結果、効率の低下およびシリンダ4やピストン3における摺動面の摩擦や摩耗を引き起こす。そして、摩耗や熱変形により、真空ポンプ1の寿命の低下を引き起こす。このような不具合を回避するために、本実施例ではPPS(ポリフェニレンサルファイド)の偏心軸11を用いている。PPS製の偏心軸11を用いると、軽量で耐摩耗性や耐熱性に優れ、樹脂の中では熱膨張率が小さいので、長寿命で真空ポンプ1を運転できる。   At this time, vibration is generated in the eccentric shaft 11 due to an assembly error or a gap between the eccentric shaft 11 and the drive shaft 10, and the eccentric shaft 11 moves eccentrically, so that the vibration is amplified. As a result, the efficiency is reduced, and friction and wear of the sliding surfaces of the cylinder 4 and the piston 3 are caused. And the lifetime of the vacuum pump 1 is reduced by abrasion and thermal deformation. In order to avoid such a problem, the eccentric shaft 11 of PPS (polyphenylene sulfide) is used in this embodiment. When the eccentric shaft 11 made of PPS is used, the vacuum pump 1 can be operated with a long service life because it is lightweight and excellent in wear resistance and heat resistance and has a low coefficient of thermal expansion in the resin.

偏心軸11が軽量であるから、偏心による回転時のアンバランス力(遠心力)を低減でき、バランスウエイト13の質量を低減できる。これにより、真空ポンプを小型化できる。なお、本実施例では駆動軸10と偏心軸11とを嵌合する構造としているが、インサート成形により一体化してもよい。インサート成形するときは、駆動軸10を金型に位置決めしこの金型に偏心軸を形成する樹脂を流し込む。偏心軸11をインサート成形すれば、駆動軸10との同心度が保たれ、圧縮機の性能が向上するとともに、加工工数を低減できる。   Since the eccentric shaft 11 is lightweight, an unbalance force (centrifugal force) during rotation due to eccentricity can be reduced, and the mass of the balance weight 13 can be reduced. Thereby, a vacuum pump can be reduced in size. In this embodiment, the drive shaft 10 and the eccentric shaft 11 are fitted together, but they may be integrated by insert molding. When insert molding is performed, the drive shaft 10 is positioned in a mold, and a resin for forming an eccentric shaft is poured into the mold. If the eccentric shaft 11 is insert-molded, the concentricity with the drive shaft 10 is maintained, the performance of the compressor is improved, and the number of processing steps can be reduced.

これに対して、駆動軸10には機械的強度に優れた金属材料を用いる。駆動軸10が金属製であるから、樹脂製の偏心軸11と熱膨張率が異なる。運転中にこの熱膨張差により、偏心軸11が駆動軸10に対して周方向に変位しやすくなる。そこで、偏心軸11の平面11bに軸方向に延びる複数の突起11cを形成した。図8は、偏心軸11に形成した駆動軸用穴11a部の輪郭を示した図である。同図(a)は、駆動軸用穴11aだけの輪郭であり、同図(b)は駆動軸10を挿入した状態を断面で示した図である。   On the other hand, a metal material having excellent mechanical strength is used for the drive shaft 10. Since the drive shaft 10 is made of metal, the thermal expansion coefficient is different from that of the resin eccentric shaft 11. Due to this difference in thermal expansion during operation, the eccentric shaft 11 is easily displaced in the circumferential direction with respect to the drive shaft 10. Therefore, a plurality of protrusions 11c extending in the axial direction are formed on the flat surface 11b of the eccentric shaft 11. FIG. 8 is a view showing the outline of the drive shaft hole 11 a formed in the eccentric shaft 11. FIG. 4A is a contour of only the drive shaft hole 11a, and FIG. 4B is a view showing a state in which the drive shaft 10 is inserted in a cross section.

先に説明したモータ2の回転軸2aと軸継手21の場合と同様に、駆動軸10を駆動軸用穴11aに挿入すると、軸方向に延びる突起11cが弾性変形または塑性変形し、駆動軸10と偏心軸11間の隙間がなくなる。そして駆動軸が10が回転運動して発生した熱により、駆動軸10および偏心軸11が熱変形しても、突起11bの変形により常に駆動軸10と偏心軸11との間の隙間がない状態に保たれる。これにより、偏心軸11の駆動軸10に対する周方向の相対変位の発生も防止できる。   As in the case of the rotary shaft 2a and the shaft coupling 21 of the motor 2 described above, when the drive shaft 10 is inserted into the drive shaft hole 11a, the projection 11c extending in the axial direction is elastically deformed or plastically deformed, and the drive shaft 10 And the gap between the eccentric shafts 11 is eliminated. Even if the drive shaft 10 and the eccentric shaft 11 are thermally deformed due to the heat generated by the rotational movement of the drive shaft 10, there is always no gap between the drive shaft 10 and the eccentric shaft 11 due to the deformation of the protrusion 11b. To be kept. Thereby, generation | occurrence | production of the relative displacement of the circumferential direction with respect to the drive shaft 10 of the eccentric shaft 11 can also be prevented.

本実施例では、断面D型の平面11b部に、軸方向に延びる3本の突起11cを形成した。また、駆動軸10の平面10dと偏心軸10の平面11bの軸方向長さが長いので、組立て性や分解性を考慮して、これらの平面10d、11bを軸方向に傾斜させた。その勾配は、約1度である。このように駆動軸10と偏心軸11との間の隙間に起因する振動を抑制したので、バランスウェイト13の重量を軽減することができる。   In this example, three protrusions 11c extending in the axial direction were formed on the flat surface 11b portion having a D-shaped cross section. Further, since the axial lengths of the plane 10d of the drive shaft 10 and the plane 11b of the eccentric shaft 10 are long, the planes 10d and 11b are inclined in the axial direction in consideration of assemblability and disassembly. The gradient is about 1 degree. Thus, since the vibration resulting from the clearance between the drive shaft 10 and the eccentric shaft 11 is suppressed, the weight of the balance weight 13 can be reduced.

次に、上述した小型の真空ポンプ1を、自動排尿処理装置に適用する場合について、以下に説明する。自動排尿処理装置では、衛生面の要求から、真空ポンプ1を含めた全ての部品を定期的に交換しなければならない。そこで、交換部品をリサイクル可能とするため、真空ポンプ1を材料別に容易に分解できる部品形状とした。容易な組立ておよび分解形状と、望ましい材料の選定結果を、表1に示す。   Next, the case where the small vacuum pump 1 mentioned above is applied to an automatic urination processing apparatus will be described below. In the automatic urine treatment apparatus, all parts including the vacuum pump 1 must be periodically replaced due to sanitary requirements. Therefore, in order to make the replacement parts recyclable, the vacuum pump 1 has a part shape that can be easily disassembled by material. Table 1 shows the results of easy assembly and disassembly and the selection of desirable materials.

Figure 0004918932
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駆動軸10および偏心軸11には、上述の理由から、それぞれステンレス鋼およびPBT/PPSを用いた。ピストン3には、軽量で、耐熱性および耐摩耗性に富み、耐薬品性の中の耐弱酸性および耐弱アルカリ性を有する材料おPS/PCを用いた。これらの材料は、成形性にも富む。   For the above reasons, stainless steel and PBT / PPS were used for the drive shaft 10 and the eccentric shaft 11, respectively. The piston 3 is made of PS / PC, which is lightweight, has high heat resistance and wear resistance, and has weak acid resistance and weak alkali resistance in chemical resistance. These materials are also rich in moldability.

真空ポンプ1を動作させると、真空ポンプ1の各部が熱膨張する。そこで、シリンダ4や偏心軸11、ピストン3のブレード部3aをガイドする摺動円柱7a、7bの材質を、ほぼ同じにして、熱膨張に起因する応力の増加を回避する。本実施例では、これら各部品の材料を、PS(ポリスチレン)に統一している。なお、偏心軸11と駆動軸10との間にニードル軸受12を用いて摺動性を向上させる場合には、偏心軸11にニードル軸受12の端面を保持するニードル軸受保持部3cを形成する。   When the vacuum pump 1 is operated, each part of the vacuum pump 1 is thermally expanded. Therefore, the cylinders 4, the eccentric shaft 11, and the sliding cylinders 7 a and 7 b that guide the blade 3 a of the piston 3 are made of substantially the same material to avoid an increase in stress due to thermal expansion. In the present embodiment, the material of these parts is unified to PS (polystyrene). When the needle bearing 12 is used between the eccentric shaft 11 and the drive shaft 10 to improve the slidability, the needle shaft holding portion 3c that holds the end surface of the needle bearing 12 is formed on the eccentric shaft 11.

玉軸受15a、15bがシリンダ4に保持される位置に対応して、偏心軸11には玉軸受15a、15bの内輪側を軸方向に押し付ける玉軸受位置決め座11g、11hを形成した。この玉軸受位置決め座11g、11hは、円筒形状をしており、軸方向長さが約0.5mmである。偏心軸11の軸方向の寸法は、ピストン3やポンプ室4bの幅とほぼ同じである。   Corresponding to the positions where the ball bearings 15a and 15b are held by the cylinder 4, the eccentric shaft 11 is formed with ball bearing positioning seats 11g and 11h for pressing the inner ring side of the ball bearings 15a and 15b in the axial direction. The ball bearing positioning seats 11g and 11h have a cylindrical shape and an axial length of about 0.5 mm. The axial dimension of the eccentric shaft 11 is substantially the same as the width of the piston 3 or the pump chamber 4b.

シリンダ4には、耐摩耗性や耐熱性に優れ、耐弱酸性及び耐弱アルカリ性を有し、成形性に富む材料を選定する。シリンダ4はピストン3と摺動するので、ピストン3材料との摺動特性を考慮し、ピストン3と同程度の熱膨張率を有するPPS(ポリフェニレンサルファイド)またはPBT(ポリブチレンテレフタレート)を使用した。ピストン3のブレード部3aをガイドする摺動円柱7a、7bは、耐摩耗性や耐熱性に優れ、また熱膨張率がピストン3にと同程度の材料を選定する。成形性をも考慮して、本実施例ではPPSまたはPBTを選択した。   For the cylinder 4, a material having excellent wear resistance and heat resistance, weak acid resistance and weak alkali resistance, and excellent moldability is selected. Since the cylinder 4 slides with the piston 3, PPS (polyphenylene sulfide) or PBT (polybutylene terephthalate) having a thermal expansion coefficient similar to that of the piston 3 was used in consideration of sliding characteristics with the piston 3 material. For the sliding cylinders 7 a and 7 b for guiding the blade portion 3 a of the piston 3, a material having excellent wear resistance and heat resistance and having a thermal expansion coefficient similar to that of the piston 3 is selected. In consideration of moldability, PPS or PBT was selected in this example.

フランジ5には、成形性に富み、ピストン3やシリンダ4と熱膨張率が同程度の材料を選定する。他の摺動部品ほどではないにしても、耐摩耗性もある程度必要である。そこで、本実施例では、POM(ポリアセタール)のホモポリマーを選択した。モータベース20およびカバー6には、成形性を考慮して、POMのコポリマーを選択した。   For the flange 5, a material having a high moldability and a thermal expansion coefficient similar to that of the piston 3 and the cylinder 4 is selected. Some degree of wear resistance is also required, if not as much as other sliding parts. Therefore, in this example, a homopolymer of POM (polyacetal) was selected. A POM copolymer was selected for the motor base 20 and the cover 6 in consideration of moldability.

真空ポンプのサイズは、排出尿量に基づいて決定した。各年代における尿流量(単位時間当たりの排尿量)の調査結果が示された泌尿紀要 33巻 4号 (1987年4月)521〜526ページを参照して、成人の排出尿量を求めた。この文献によれば、若年成人(19〜39歳)での最大尿流量は毎秒28.2±4.6mLであり、他のいずれの年代よりもその量は多い。そこで、余裕を考慮して最大尿流量を毎秒40mLに設定した。空気の巻き込みやその他の損失を考慮し、真空ポンプの総排出速度を毎秒70mLとした。したがって、例えばシリンダの直径17.2mm、長さ13.6mm、ピストンの直径14.0mmとすると、ピストン1回転の排出量は約1.066mLであり、毎分4300回転で真空ポンプ1を駆動すれば、毎秒76.4mLの尿を排出できる。約10%の損失があると仮定して、毎秒約70mLが排出可能である。   The size of the vacuum pump was determined based on the amount of discharged urine. The urine output of adults was determined with reference to urology bulletin 33 (4) (April 1987) 521-526, which shows the survey results of urine flow (urine output per unit time) in each age. According to this document, the maximum urine flow rate in young adults (19-39 years old) is 28.2 ± 4.6 mL per second, which is higher than any other age. Therefore, the maximum urine flow rate was set to 40 mL per second in consideration of the margin. Taking into account air entrainment and other losses, the total pumping speed of the vacuum pump was set at 70 mL per second. Therefore, for example, if the cylinder diameter is 17.2 mm, the length is 13.6 mm, and the piston diameter is 14.0 mm, the discharge amount of one rotation of the piston is about 1.066 mL, and the vacuum pump 1 is driven at 4300 rotations per minute. For example, 76.4 mL of urine can be discharged every second. Assuming about 10% loss, about 70 mL can be drained per second.

本実施例では、真空ポンプの各部の寸法および回転速度を上述のように定めたが、総排出速度が毎秒70mLを満足するものであれば、異なる寸法や回転速度でも良い。真空ポンプを小型化および軽量化できたので、モータと組み合わせた真空ポンプ装置の外形を直径30mm、長さ70mm以下とし、重量250g以下とすることができた。これにより、太陽電池や燃料電池等を含め、4〜9V程度の電圧を有する乾電池や二次電池等の電源の使用が可能になった。   In this embodiment, the dimensions and rotation speed of each part of the vacuum pump are determined as described above, but different dimensions and rotation speeds may be used as long as the total discharge speed satisfies 70 mL per second. Since the vacuum pump could be reduced in size and weight, the outer shape of the vacuum pump device combined with the motor could be 30 mm in diameter, 70 mm in length, and 250 g in weight. As a result, it becomes possible to use a power source such as a dry cell or a secondary cell having a voltage of about 4 to 9 V including a solar cell or a fuel cell.

1…真空ポンプ、1a…真空ポンプ本体、2…モータ(電動機)、2a…回転軸、3…ピストン、3a…ブレード部、3b…ピストン外周面、3c…ニードル軸受保持部、4…シリンダ、4a…シリンダ内円周面、4b…ポンプ室(三日月状の空間)、4c…吐出側ケーシング側面、4d…取り付け板、4e…突起、4f…潤滑剤溜り皿、5…フランジ、5a…玉軸受保持部、5b…潤滑剤溜り皿、6…カバー、7a、7b…摺動円柱、8…吸気流路、9…吐出流路、9a…吐出弁、9b…弁座、10…駆動軸、10a…丸穴、10b、10c…トルク伝達フィレット、10d…切り欠き面、10e…バランスウェイト位置決め面、10f…当接面、11…偏心軸、11a…駆動軸挿入穴、11b…偏心軸位置決め面、11c…突起、11g、11h…玉軸受位置決め座、12…ニードル軸受、13…バランスウェイト、13a…駆動軸挿入穴、14…止め具、15a、15b…玉軸受、17…専用シート、19…吐出弁押え、19a…弁押え径、19b…弁押え長さ、19c…弁開口角、19d…吐出弁跳ね上げ幅、19e、19f…弁開口支点部、19g…弁押さえ厚さ、19h…排気口高さ、19i…六角穴、19j…すり割り、19k…溝幅、20…モータベース、21…軸継手、21a…丸穴、21b…(擬似)角穴、21c…突起、22…軸継手、22a…丸穴、22b…溝、22c…軟化穴。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum pump, 1a ... Vacuum pump main body, 2 ... Motor (electric motor), 2a ... Rotary shaft, 3 ... Piston, 3a ... Blade part, 3b ... Piston outer peripheral surface, 3c ... Needle bearing holding part, 4 ... Cylinder, 4a ... Cylinder circumferential surface, 4b ... Pump chamber (Crescent space), 4c ... Discharge side casing side, 4d ... Mounting plate, 4e ... Protrusion, 4f ... Lubricant reservoir, 5 ... Flange, 5a ... Ball bearing holding Part, 5b ... lubricant reservoir, 6 ... cover, 7a, 7b ... sliding cylinder, 8 ... intake passage, 9 ... discharge passage, 9a ... discharge valve, 9b ... valve seat, 10 ... drive shaft, 10a ... Round hole, 10b, 10c ... torque transmission fillet, 10d ... notch surface, 10e ... balance weight positioning surface, 10f ... contact surface, 11 ... eccentric shaft, 11a ... drive shaft insertion hole, 11b ... eccentric shaft positioning surface, 11c ... Protrusions, 11g 11h ... Ball bearing positioning seat, 12 ... Needle bearing, 13 ... Balance weight, 13a ... Drive shaft insertion hole, 14 ... Stopper, 15a, 15b ... Ball bearing, 17 ... Dedicated seat, 19 ... Discharge valve retainer, 19a ... Valve Presser diameter, 19b ... Valve presser length, 19c ... Valve opening angle, 19d ... Discharge valve spring-up width, 19e, 19f ... Valve opening fulcrum, 19g ... Valve presser thickness, 19h ... Exhaust port height, 19i ... Hexagonal hole , 19j ... slot, 19k ... groove width, 20 ... motor base, 21 ... shaft coupling, 21a ... round hole, 21b ... (pseudo) square hole, 21c ... projection, 22 ... shaft coupling, 22a ... round hole, 22b ... Groove, 22c ... softened hole.

Claims (6)

尿レシーバから尿を吸引する真空ポンプを用いた自動排尿処理装置において、前記真空ポンプは、
樹脂製とされ、前記真空ポンプの駆動軸と駆動モータのモータ軸とを接続し、一方側に前記モータ軸にかん合する丸穴を、他方側に前記駆動軸にかん合する角穴が形成された軸継手と、
樹脂製とされ、前記駆動軸に偏心して外形円筒部を有し、金属製の前記駆動軸がインサート成形により一体化されている偏心軸と、
樹脂製とされ、外周の上部に板状のブレード部を有し、下部は円筒形状をしており、前記偏心軸の外周に取り付けられたピストンと、
樹脂製とされ、前記偏心軸、前記ピストンを収容し、前記ブレード部の先端部が内周面に形成された空間に突き出るように配置されたシリンダと、
円柱の一部を形成した樹脂製とされ、外形形状に合わせた内面形状をした前記シリンダの突起部に保持され、前記ブレード部の中間部を左右から挟持することで、前記ブレード部の動きを規制し、前記ピストンの自転を阻止する摺動円柱と、
前記シリンダの内周面と前記ピストン間に形成されるポンプ室に開口している吸込流路及び吐出流路と、
を備え、前記モータ軸が回転すると、前記偏心軸、前記ピストンが偏心運動し、その際、前記ブレードの動きが前記摺動円柱により規制されて前記ピストンの自転が阻止され、前記ポンプ室の容積が変化することを特徴とする自動排尿処理装置。
In an automatic urination processing apparatus using a vacuum pump for sucking urine from a urine receiver, the vacuum pump is:
Made of resin, connecting the drive shaft of the vacuum pump and the motor shaft of the drive motor, forming a round hole mating with the motor shaft on one side and forming a square hole mating with the drive shaft on the other side A shaft coupling,
It is made of resin, has an outer cylindrical portion eccentric to the drive shaft, and an eccentric shaft in which the metal drive shaft is integrated by insert molding,
It is made of resin, has a plate-like blade part at the upper part of the outer periphery, the lower part has a cylindrical shape, a piston attached to the outer periphery of the eccentric shaft,
A cylinder that is made of resin, accommodates the eccentric shaft and the piston, and is disposed so that the tip of the blade portion protrudes into a space formed on the inner peripheral surface;
It is made of resin that forms a part of a cylinder, and is held by the protruding part of the cylinder that has an inner surface shape that matches the outer shape, and sandwiches the middle part of the blade part from the left and right, thereby allowing movement of the blade part. A sliding cylinder that regulates and prevents rotation of the piston;
A suction flow path and a discharge flow path that are open to a pump chamber formed between the inner peripheral surface of the cylinder and the piston;
When the motor shaft rotates, the eccentric shaft and the piston move eccentrically, and at this time, the movement of the blade is restricted by the sliding cylinder to prevent the piston from rotating, and the volume of the pump chamber Is an automatic urination treatment device characterized in that the change occurs.
請求項1に記載のものにおいて、前記偏心軸、前記シリンダ、前記摺動円柱は、同じ材質とされたことを特徴とする自動排尿処理装置。   2. The automatic urination processing apparatus according to claim 1, wherein the eccentric shaft, the cylinder, and the sliding cylinder are made of the same material. 請求項1に記載のものにおいて、前記シリンダはPBT樹脂、前記摺動円柱はPPS樹脂またはPBT樹脂、前記ピストンはPS樹脂またはPC樹脂を用いたことを特徴とする自動排尿処理装置。   2. The automatic urination treatment apparatus according to claim 1, wherein the cylinder uses PBT resin, the sliding cylinder uses PPS resin or PBT resin, and the piston uses PS resin or PC resin. 請求項1に記載のものにおいて、前記駆動モータは4〜9Vの出力電圧の乾電池または二次電池で駆動されるものであることを特徴とする自動排尿処理装置。   2. The automatic urination treatment apparatus according to claim 1, wherein the drive motor is driven by a dry battery or a secondary battery having an output voltage of 4 to 9V. 自動排尿処理装置の尿レシーバから尿を吸引するために用いられる真空ポンプにおいて、
樹脂製とされ、前記真空ポンプの駆動軸と駆動モータのモータ軸とを接続し、一方側に前記モータ軸にかん合する丸穴を、他方側に前記駆動軸にかん合する角穴が形成された軸継手と、
樹脂製とされ、前記駆動軸に偏心して外形円筒部を有し、金属製の前記駆動軸がインサート成形により一体化されている偏心軸と、
樹脂製とされ、外周の上部に板状のブレード部を有し、下部は円筒形状をしており、前記偏心軸の外周に取り付けられたピストンと、
樹脂製とされ、前記偏心軸、前記ピストンを収容し、前記ブレード部の先端部が内周面に形成された空間に突き出るように配置されたシリンダと、
円柱の一部を形成した樹脂製とされ、外形形状に合わせた内面形状をした前記シリンダの突起部に保持され、前記ブレード部の中間部を左右から挟持することで、前記ブレード部の動きを規制し、前記ピストンの自転を阻止する摺動円柱と、
前記シリンダの内周面と前記ピストン間に形成される三日月状のポンプ室に開口している吸込流路及び吐出流路と、
を備え、前記モータ軸が回転すると、前記偏心軸、前記ピストンが偏心運動し、その際、前記ブレードの動きが前記摺動円柱により規制されて前記ピストンの自転が阻止され、前記ポンプ室の容積が変化することを特徴とする真空ポンプ。
In a vacuum pump used for aspirating urine from a urine receiver of an automatic urination processing device,
Made of resin, connecting the drive shaft of the vacuum pump and the motor shaft of the drive motor, forming a round hole mating with the motor shaft on one side and forming a square hole mating with the drive shaft on the other side A shaft coupling,
It is made of resin, has an outer cylindrical portion eccentric to the drive shaft, and an eccentric shaft in which the metal drive shaft is integrated by insert molding,
It is made of resin, has a plate-like blade part at the upper part of the outer periphery, the lower part has a cylindrical shape, a piston attached to the outer periphery of the eccentric shaft,
A cylinder that is made of resin, accommodates the eccentric shaft and the piston, and is disposed so that the tip of the blade portion protrudes into a space formed on the inner peripheral surface;
It is made of resin that forms a part of a cylinder, and is held by the protruding part of the cylinder that has an inner surface shape that matches the outer shape. A sliding cylinder that regulates and prevents rotation of the piston;
A suction flow path and a discharge flow path that are open to a crescent-shaped pump chamber formed between the inner peripheral surface of the cylinder and the piston;
When the motor shaft rotates, the eccentric shaft and the piston move eccentrically. A vacuum pump characterized by changing.
請求項5に記載のものにおいて、前記偏心軸、前記シリンダ、前記摺動円柱は、同じ材質とされたことを特徴とする真空ポンプ。   6. The vacuum pump according to claim 5, wherein the eccentric shaft, the cylinder, and the sliding cylinder are made of the same material.
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