WO2014049853A1 - ベーンポンプ - Google Patents

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WO2014049853A1
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vane
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中川　聡
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vane pump that compresses gas by rotationally driving a rotor with vanes.
  • the main components of the vane pump are a columnar rotor, a thin plate vane, and a cylindrical housing that accommodates them.
  • the rotor is attached at a position eccentric from the center of the housing, and a vane is slidably attached to a slit provided on the outer periphery of the rotor. As the rotor rotates, the vane slides in the radial direction in the slit, thereby rotating while maintaining a close contact state between the inner wall surface of the housing and the tip of the vane.
  • the rotor of the vane pump is rotationally driven by a motor, and the rotor and the motor are connected by inserting a motor shaft into a hole opened in the center of the rotor.
  • a certain amount of clearance is required between the motor shaft and the rotor hole to absorb shaft runout of the motor shaft, variations in part dimensions, and dimensional variations due to temperature changes. Cannot be fixed completely, causing the rotor to vibrate. In particular, under high load conditions, the rotor vibrates extremely, generating abnormal noise and lowering the flow rate characteristics.
  • the accuracy of the pipe leak diagnosis using the air pump is strongly influenced by the characteristics of the air pump, so a highly accurate dimension is required for the vane pump used as the air pump.
  • a highly accurate dimension is required for the vane pump used as the air pump.
  • Patent Documents 1 and 2 for example, the rotor is inclined with respect to the axial direction of the motor shaft so that the outer edge of the rotor is in sliding contact with the housing during rotation of the rotor, thereby suppressing the vibration of the rotor.
  • the slit for accommodating the vane is inclined with respect to the axial direction of the motor shaft, and the vane moves in the axial direction by the force received from the gas and is pressed against the housing wall surface during rotation of the rotor.
  • the vibration of the rotor was suppressed.
  • the vane pumps described in Patent Documents 1 to 3 have a problem in that the rotor or slit is inclined with respect to the motor shaft, which makes it difficult to manufacture and increases costs. Further, in the case of the configuration in which the slit is inclined, there is a problem that the sliding resistance increases due to an increase in the contact area between the slit and the vane, and gas easily leaks from the gap between the vane tip and the housing wall surface.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vane pump that suppresses vibrations of the rotor with a simple structure and stabilizes the rotational operation of the rotor.
  • the vane pump of the present invention includes a cylindrical rotor housing portion, an intake port and a discharge port that communicate the rotor housing portion with the outside, and a housing in which a shaft through-hole that penetrates the motor shaft to the rotor housing portion is formed.
  • a cylindrical rotor that is housed eccentrically with respect to the center of the rotor housing, rotates integrally with the motor shaft, and is mounted on the rotor and is moved radially outward by the rotational force of the rotor.
  • a vane that rotates in sliding contact with the peripheral surface, and the rotor has a shaft fitting recess that fits a tip portion of the motor shaft that passes through the shaft through hole.
  • the inner and outer spaces of the rotor can be made independent, and the inner space of the rotor is communicated with the low pressure side outside the housing. A pressure difference is generated, and the rotor can be slid in a state in which the rotor is pressed against the inner wall surface of the rotor accommodating portion with the pressure of the compressed air outside the rotor. Therefore, it is possible to provide a vane pump that can suppress the vibration of the rotor and stabilize the rotational operation of the rotor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a vane pump according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a vane pump according to Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which cut
  • FIG. 3 is an enlarged view of a clearance portion between a rotor lower surface and a housing inner wall surface of the vane pump according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the ventilation resistance of the clearance and the leakage amount in the vane pump according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the vane pump according to the first embodiment.
  • Embodiment 1 FIG.
  • the evaporative fuel processing system shown in FIG. 1 includes a fuel tank 1, a canister 2 that adsorbs and temporarily accumulates fuel evaporated in the fuel tank 1, an inlet manifold 3 that introduces evaporative fuel collected in the canister 2 to the engine, It comprises an NC (Normally Closed) type purge solenoid valve 4 for controlling the flow rate of the evaporated fuel.
  • the airtightness diagnostic apparatus 10 is a product used for detecting leakage in the piping system 5 indicated by a thick line in FIG. 1, and closes the piping that connects the canister 2 and the atmosphere side.
  • FIG. 1 although it was set as the structure which pressurizes the piping system 5 using the vane pump 12, and detects a leak, it is set as the structure which decompresses the piping system 5 using the vane pump 12 and detects a leak. Is also possible.
  • FIG. 2 is a sectional view of the vane pump 12 and is an example in which the vane pump 12 is installed in a pipe 14 that connects the atmosphere side and the canister 2.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the vane pump 12. However, illustration of the metal plate 24 and the motor 25 is omitted in FIG.
  • the vane pump 12 includes a columnar rotor 21, a plurality of thin plate-like vanes 22, a resin-made first housing 23 that accommodates the rotor 21 and the plurality of vanes 22, and a resin that blocks the bottom surface side of the first housing 23.
  • a second housing 30 made of metal and a motor 25 that is fixed to the first housing 23 with the metal plate 24 interposed therebetween and that rotationally drives the rotor 21 are configured.
  • the metal plate 24 to which the motor 25 is attached, the first housing 23, and the second housing 30 are fastened and integrated by screws (not shown).
  • the first housing 23 is formed with a shaft through hole 27 that penetrates the shaft 26 of the motor 25, a rotor accommodating portion 28 that accommodates the rotor 21, and an intake port 29 that communicates with the atmosphere side and takes in the atmosphere.
  • the second housing 30 includes an intake groove 31 that communicates the intake port 29 and the rotor housing portion 28, and a discharge port that communicates with the piping system 5 via the check valve 13 and discharges compressed air from the rotor housing portion 28. 32 and a pressure introduction groove 33 for introducing compressed air near the discharge port 32 are formed.
  • the rotor 21 has a shaft fitting recess 21a into which the tip of the shaft 26 is inserted and fitted, a plurality of slits 21b that slidably accommodate a plurality of vanes 22, and a plurality of weights for reducing the weight of the rotor 21.
  • the hollow part 21c is formed.
  • the shaft fitting recess 21a is a recess formed on the surface of the rotor 21 facing the motor 25 (in the illustrated example, the upper end surface of the rotor 21), and on the opposite side (in the illustrated example, the lower end surface of the rotor 21). ).
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the vane pump 12 taken along line AA in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the rotor 21 and its peripheral portion.
  • the rotor 21 is accommodated in an eccentric state with respect to the rotor accommodating portion 28, and the axial center O1 of the rotor 21 and the axial center O2 of the rotor accommodating portion 28 do not coincide with each other and are in a positional relationship shifted from each other.
  • each vane 22 slides outward in the radial direction of the rotor 21 due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotor 21, and the tip of each vane 22.
  • the volume of the pump chamber 34 surrounded by the inner wall surface of the rotor accommodating portion 28, the outer peripheral surface of the rotor 21, and the vane 22 is It changes with the size. That is, when the pump chamber 34 is in a position where it is connected to the intake groove 31, the volume increases as the rotor 21 rotates, and the volume decreases as it approaches the position where it is connected to the discharge port 32. Accordingly, the gas flowing from the intake port 29 through the intake groove 31 into the pump chamber 34 is compressed with the rotation of the rotor 21 and then discharged from the discharge port 32.
  • FIG. 4 shows a configuration example in the case where there are four vanes 22.
  • the end position of the discharge port 32 is set to 45 ° from the axial center O 1 of the rotor 21.
  • the rotor 21 vibrates when the motor 25 is driven to rotate. Therefore, in the first embodiment, instead of fixing the rotor 21 to the shaft 26, a pressure difference is generated in the inner and outer spaces of the rotor 21 during the operation of the vane pump 12, and the rotor 21 is moved to the inner wall surface of the rotor accommodating portion 28. Try to apply a pressing load. The rotor 21 rotates while being pressed against the inner wall surface of the rotor accommodating portion 28 with a constant load, so that the occurrence of vibration during rotation is suppressed, and the rotating operation of the rotor 21 is stabilized.
  • the pressure generation source on the high pressure side applied to the rotor 21 is an internal pressure of the pump chamber 34 generated by the rotation of the rotor 21.
  • the pressure on the low pressure side uses the pressure on the intake side.
  • the pressure on the intake side is atmospheric pressure
  • the pressure on the intake side is the pressure reduction side container pressure.
  • the inside and outside of the rotor 21 are spatially separated so that the high-pressure side pressure generated in the pump chamber 34 effectively acts on the rotor 21.
  • the shaft fitting recess 21a of the rotor 21 is prevented from penetrating. When the shaft fitting recess 21a is penetrated from the upper surface 21d of the rotor 21 to the lower surface 21e, the atmosphere around the vane pump 12 flows into the space on the lower surface 21e side from the shaft fitting recess 21a via the shaft through hole 27.
  • a pressure introduction groove 33 is formed on the inner wall surface of the second housing 30 at a position that communicates with the discharge port 32 and faces the rotor 21. Yes. Part of the high-pressure compressed air discharged from the pump chamber 34 to the discharge port 32 is introduced into the pressure introduction groove 33 to pressurize the lower surface 21e of the rotor 21. Note that the pressure introducing groove 33 in the illustrated example is exaggerated and enlarged in depth, which is different from the actual scale.
  • the surface roughness of the upper surface 21d of the rotor 21 is increased to make a smooth surface.
  • the sealing performance between the upper surface 21d and the inner wall surface of the rotor accommodating portion 28 is improved, the compressed air in the pump chamber 34 is less likely to leak to the recessed portion 21c side, and airtightness can be secured.
  • the sliding resistance between the upper surface 21d and the inner wall surface of the rotor accommodating portion 28 is reduced, and the rotational operation of the rotor 21 is stabilized.
  • the upper surface 21d of the rotor 21 is a smooth surface, but the inner wall surface of the rotor accommodating portion 28 may be a smooth surface, or each of the upper surface 21d and the inner wall surface of the rotor accommodating portion 28 is a smooth surface. May be.
  • the opening area of the discharge port 32 is made smaller than the opening area of the intake port 29 so that the internal pressure of the pump chamber 34 is always higher than the pressure of the discharge side space, the gas passage is narrowed down, and the pump chamber 34 is intentionally Increase the internal pressure.
  • an effective pressing load can be generated immediately after the motor 25 is driven, and the pressing load with a stable pressure regardless of the pressure in the discharge side space (in the case of FIG. 1, the internal pressure of the piping system 5). Can be hung on the rotor 21.
  • the characteristic of the vane pump 12 is strongly influenced by the amount of gas leakage from the clearance between the rotor 21 and the inner wall surface of the rotor accommodating portion 28. Therefore, the characteristic can be stabilized by stabilizing the amount of leakage from the clearance. Can do.
  • the rotor 21 is pressed against the first housing 23 side by the above (1) and (2), so that the clearance is always the lower surface 21e of the rotor 21 and the inner wall surface of the second housing 30. Will occur between. Therefore, if measures against leakage from the clearance between the lower surface 21e and the inner wall surface of the second housing 30 are implemented, the characteristics of the vane pump 12 can be stabilized.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a clearance portion between the lower surface 21 e of the rotor 21 and the inner wall surface of the second housing 30.
  • the discharge port 32 side has a high pressure and the intake groove 31 side has a low pressure, so that gas easily leaks in the direction of the arrow through the clearance. Therefore, by intentionally disturbing the flow in the clearance portion, the airflow resistance is increased, the leakage amount is reduced, and the variation in the leakage amount at the time of clearance variation is reduced, thereby suppressing the variation in characteristics.
  • a stepped concavo-convex shape perpendicular to the direction of gas leakage is formed on the lower surface 21e of the rotor 21.
  • FIG. 6B a serrated uneven shape is formed.
  • the lower surface 21e is roughened by a satin finish or the like.
  • the lower surface 21 e of the rotor 21 is uneven or rough, but the inner wall surface of the second housing 30 may be uneven or rough, or the lower surface 21 e and the inner wall surface of the second housing 30 respectively. May be rough or rough.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between clearance ventilation resistance and leakage.
  • the vertical axis of the graph is the clearance size
  • the horizontal axis is the leak amount
  • the solid line is the leak amount when the concave and convex shape is formed on the lower surface 21e (large ventilation resistance)
  • the dotted line is the leak when the lower surface 21e is flat (low ventilation resistance) Indicates the amount.
  • the amount of leakage can be reduced by increasing the ventilation resistance.
  • the clearance varies, it is possible to reduce the variation in the leakage amount when the ventilation resistance is large, compared to the variation in the leakage amount when the ventilation resistance is small.
  • the pressure (pressing load) of the pressure introducing groove 33 does not act uniformly on the entire lower surface 21 e of the rotor 21, but on a part of the surface facing the pressure introducing groove 33.
  • a pressing load sufficiently larger than the own weight of the rotor 21 is stably applied according to the above-described configuration, so that the rotation operation can be stably performed without tilting.
  • the influence of the fluctuation of the pressure state of the rotor accommodating portion 28 (the fluctuation when the pressure is increased or reduced from the atmospheric pressure to the target pressure for performing the pipe leakage diagnosis) can be considered. By restricting the discharge side from the intake side, the internal pressure of the rotor accommodating portion 28 is stabilized, and vibration can be prevented.
  • the vane pump 12 includes the cylindrical rotor housing portion 28, the intake port 29 and the discharge port 32 that connect the rotor housing portion 28 and the outside, and the motor housing 25 to the rotor housing portion 28.
  • a housing (first housing 23 and second housing 30) in which a shaft through hole 27 that penetrates the shaft 26 is formed, and is housed eccentrically with respect to the axial center O1 of the rotor housing portion 28, and is integrated with the shaft 26 of the motor 25.
  • a vane 22 that is mounted on the rotor 21, is moved radially outwardly upon receiving the rotational force of the rotor 21, and is slidably in contact with the inner peripheral surface of the rotor accommodating portion 28.
  • the rotor 21 is configured to have a shaft fitting recess 21a that fits the tip of the shaft 26 penetrating the shaft through hole 27.
  • a structure in which the shaft 26 does not penetrate the rotor 21 makes the inner and outer spaces of the rotor 21 independent, and the inner space of the rotor 21 communicates with the low pressure side outside the housing, thereby generating a pressure difference in the inner and outer spaces when the rotor 21 rotates.
  • the upper surface 21d slides while being pressed against the inner wall surface of the rotor accommodating portion 28. Therefore, the vibration of the rotor 21 can be suppressed with a simple structure, and the rotation operation of the rotor 21 can be stabilized.
  • the opening area of the discharge port 32 is made smaller than the opening area of the intake port 29, a pressure difference is generated in the inner and outer spaces of the rotor 21 immediately after the rotor 21 rotates.
  • the rotational operation of the rotor 21 can be stabilized from the start.
  • the rotational operation of the rotor 21 is further increased. It can be stabilized.
  • the second housing 30 is configured to have the pressure introduction groove 33 at a position that communicates with the discharge port 32 and faces the rotor 21. For this reason, the high-pressure side pressure generated on the lower surface 21e of the rotor 21 can be easily applied to the rotor 21, and the rotation operation of the rotor 21 can be further stabilized.
  • the peripheral structure of the pressure introducing groove 33 is not limited to the above illustrated example.
  • the partition plate 35 when the partition plate 35 is formed between the pressure introducing groove 33 and the discharge port 32, the partition plate 35 serves as a support for the vane 22. 21 rotation operation can be further stabilized.
  • the upper surface 21d is pressed against the inner wall surface of the first housing 23 by the pressure difference between the inner and outer spaces of the rotor 21, so that the surface where the clearance is generated between the rotor 21 and the housing is the lower surface 21e.
  • vanes 22 are provided.
  • the present invention is not limited to this, and an arbitrary number of vanes 22 may be provided.
  • the hollow part 21c was formed in the rotor 21, it does not need to be.
  • the present invention can be modified with any constituent element of the embodiment or omitted with any constituent element of the embodiment.
  • the vane pump according to the present invention stabilizes the rotational operation of the rotor and stabilizes the flow rate characteristic
  • the vane pump is used for an air pump of an airtightness diagnosis device that performs piping leakage diagnosis of an evaporated fuel processing system.

Abstract

　シャフト２６をシャフト嵌合凹部２１ａに嵌合させ、シャフト２６がロータ２１を貫通しない構造にしてロータ２１の内側空間（シャフト嵌合凹部２１ａ、窪み部２１ｃ）と外側空間（ポンプ室３４）とを独立させる。ロータ２１の内側空間は外部と連通して低圧になり、外側空間は気体圧縮により高圧になり、圧力差でロータ２１の上面２１ｄがロータ収容部２８の内壁面に押し付けられた状態で摺動する。

Description

ベーンポンプ
　この発明は、羽根（ベーン）付きのロータを回転駆動して気体を圧縮するベーンポンプに関する。
　従来から、蒸発燃料の配管漏れを診断する方法として、配管密閉後にエアポンプで加圧し、そのときの配管圧力変動またはエアポンプへの負荷に基づいて、配管漏れ量を診断する方法が確立されている。そして、この診断に用いるエアポンプとしては、容積型ポンプの一つであるベーンポンプが一般的である。
　ベーンポンプの主要構成部品は、円柱形状のロータと、薄板状のベーンと、それらを収容する円筒形状のハウジングである。ロータは、ハウジング中心から偏心させた位置に取り付けられ、ロータ外周部に設けたスリットにベーンが摺動可能に装着される。ロータの回転に伴い、ベーンがスリット内を径方向に摺動することで、ハウジング内壁面とベーン先端部との密着状態を維持しつつ回転する。ベーンがハウジング壁面に密着しながら回転することにより、ロータとハウジングとベーンとに囲まれた密閉された空間ができ、その空間容積がロータの回転に伴って連続的に変化することで、エアポンプとしての機能が成立する。容積が拡大していくタイミングで吸気口と繋げ、容積が縮小していくタイミングで吐出口と繋げるようにすることで、気体を送り出している。
　ベーンポンプのロータは、モータにより回転駆動され、ロータとモータとはロータ中心部に開いている穴にモータシャフトが差し込まれることで接続されている。モータシャフトの軸振れ、部品寸法のばらつき、および温度変化による寸法変動等を吸収する為に、モータシャフトとロータ穴との間にはある程度のクリアランスが必要であるが、クリアランスを設けることで、ロータを完全に固定できなくなり、ロータが振動する原因となる。特に、高負荷条件下では、ロータが極端に振動し、異常音を発生すると共に流量特性が低下するという問題があった。
　また、エアポンプを用いた配管漏れ診断の精度には、エアポンプの特性が強く影響する為、エアポンプとして使用するベーンポンプには高精度の寸法が求められる。その結果、構成部品のコストが増大するという問題、および、使用に伴う磨耗により特性が変動し、診断精度が低下するという問題があった。
　そこで、例えば特許文献１，２では、ロータをモータシャフトの軸方向に対して傾斜させ、ロータの回転中、ロータの外縁部がハウジングに摺接した状態となるようにして、ロータの振動を抑制していた。また例えば特許文献３では、ベーンを収容するスリットをモータシャフトの軸方向に対して傾斜させ、ロータの回転中、気体から受ける力によってベーンが軸方向へ移動してハウジング壁面に押し付けられた状態となるようにして、ロータの振動を抑制していた。
特開２０１１－１１７３８０号公報 特開２０１１－１２２５４１号公報 特開２００６－１３２４３０号公報
　上記特許文献１～３のベーンポンプでは、モータシャフトに対してロータまたはスリットを傾斜させる構成のため、製造が困難でコストの増大を招くという課題があった。また、スリットを傾斜させる構成の場合、スリットとベーンの接触面積の増加により摺動抵抗が増加し、ベーン先端部とハウジング壁面との隙間から気体が漏れ易くなるという課題もあった。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構造によりロータの振動を抑制し、ロータの回転動作を安定させたベーンポンプを提供することを目的とする。
　この発明のベーンポンプは、円筒状のロータ収容部、当該ロータ収容部と外部とを連通する吸気口および吐出口、ならびに当該ロータ収容部へモータシャフトを貫通させるシャフト貫通穴が形成されたハウジングと、ロータ収容部の中心に対して偏心して収容され、モータシャフトと一体に回転する円柱形状のロータと、ロータに装着され、ロータの回転力を受けて径方向外側へ可動し、ロータ収容部の内周面に摺接して回転するベーンとを備え、ロータは、シャフト貫通穴を貫通したモータシャフトの先端部を嵌合するシャフト嵌合凹部を有するものである。
　この発明によれば、モータシャフトがロータを貫通しない構造にしたので、ロータの内外空間を独立させることができ、また、ロータ内側をハウジング外部の低圧側と連通させることにより、ロータの内外空間に圧力差を発生させて、ロータ外側の圧縮空気の圧力でロータをロータ収容部内壁面に押し付けた状態で摺動させることができる。従って、ロータの振動を抑制することができ、ロータの回転動作を安定させたベーンポンプを提供することができる。
この発明の実施の形態１に係るベーンポンプを用いた、蒸発燃料処理蒸発燃料処理システムの気密性診断装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係るベーンポンプの構成を示す断面図である。 実施の形態１に係るベーンポンプの構成を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係るベーンポンプを図２のＡＡ線に沿って切断した断面図である。 実施の形態１に係るベーンポンプのロータとその周辺部分を拡大した断面図である。 実施の形態１に係るベーンポンプのロータ下面とハウジング内壁面との間のクリアランス部分の拡大図である。 実施の形態１に係るベーンポンプにおけるクリアランスの通気抵抗と漏れ量との関係を示すグラフである。 実施の形態１に係るベーンポンプの変形例を示す断面図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１に示す蒸発燃料処理システムは、燃料タンク１と、燃料タンク１で蒸発した燃料を吸着し一時的に溜めるキャニスタ２と、キャニスタ２に回収した蒸発燃料をエンジンへ導入するインレットマニホールド３と、蒸発燃料の流量を制御するＮＣ（Ｎｏｒｍａｌｌｙ　Ｃｌｏｓｅ）型のパージソレノイドバルブ４とから構成される。本実施の形態１に係る気密性診断装置１０は、図１に太線で示す配管系統５の漏れを検出するために使用される製品であり、キャニスタ２と大気側とを連通する配管を閉じるＮＯ（Ｎｏｒｍａｌｌｙ　Ｏｐｅｎ）型のキャニスタベントソレノイドバルブ１１と、大気側からキャニスタ２へ圧縮空気を吐出して配管系統５を加圧するベーンポンプ１２と、ベーンポンプ１２の吐出側に設けられ、配管系統５とベーンポンプ１２との間の配管１４を閉じる逆止弁１３とを備える。
　なお、図１では、ベーンポンプ１２を用いて配管系統５を加圧して漏れを検出する構成にしたが、反対に、ベーンポンプ１２を用いて配管系統５を減圧して漏れを検出する構成にすることも可能である。
　図２はベーンポンプ１２の断面図を示し、大気側とキャニスタ２とを接続する配管１４に設置した例である。図３はベーンポンプ１２の分解斜視図を示す。ただし、図３では金属板２４およびモータ２５の図示を省略している。
　ベーンポンプ１２は、円柱形状のロータ２１と、複数の薄板状のベーン２２と、ロータ２１および複数のベーン２２とを収容する樹脂製の第１ハウジング２３と、第１ハウジング２３の底面側を塞ぐ樹脂製の第２ハウジング３０と、金属板２４を間に挟んで第１ハウジング２３に固定されロータ２１を回転駆動するモータ２５とから構成されている。モータ２５を取り付けた金属板２４と、第１ハウジング２３と、第２ハウジング３０とは、不図示のネジにより締結され一体化される。
　第１ハウジング２３には、モータ２５のシャフト２６を貫通するシャフト貫通穴２７と、ロータ２１を収容するロータ収容部２８と、大気側に連通して大気を取り入れる吸気口２９とが形成されている。第２ハウジング３０には、吸気口２９とロータ収容部２８とを連通する吸気溝３１と、逆止弁１３を介して配管系統５に連通してロータ収容部２８から圧縮空気を吐出する吐出口３２と、吐出口３２付近の圧縮空気を導入する圧力導入溝３３とが形成されている。
　ロータ２１には、シャフト２６の先端部を挿入して嵌合するシャフト嵌合凹部２１ａと、複数のベーン２２を摺動可能に収容する複数のスリット２１ｂと、ロータ２１を軽量化するための複数の窪み部２１ｃとが形成されている。なお、シャフト嵌合凹部２１ａは、ロータ２１のモータ２５を向く面（図示例ではロータ２１の上側の端面）に形成された凹部であって、反対側（図示例ではロータ２１の下側の端面）へ貫通させない。
　図４は、ベーンポンプ１２を図２のＡＡ線に沿って切断した断面図である。図５は、ロータ２１とその周辺部分を拡大した断面図である。
　ロータ２１は、ロータ収容部２８に対し偏心した状態で収容されており、ロータ２１の軸中心Ｏ１とロータ収容部２８の軸中心Ｏ２とは一致せず、互いにずれた位置関係にある。モータ２５を動作させロータ２１を回転駆動させた際には、ロータ２１が回転することによる遠心力を受けて、各ベーン２２がロータ２１の径方向外側へ摺動し、各ベーン２２の先端部がロータ収容部２８の内壁面に摺接しながら回転する。ロータ２１とロータ収容部２８とが偏心位置にあるため、ロータ収容部２８の内壁面と、ロータ２１の外周面と、ベーン２２とで囲まれたポンプ室３４の容積は、ロータ２１の回転に伴って大小に変化する。即ち、ポンプ室３４が吸気溝３１に接続する位置にあるときには、ロータ２１の回転に伴い容積が増大していき、吐出口３２に接続する位置に近づくにつれ容積が減少していく。従って、吸気口２９から吸気溝３１を通りポンプ室３４に流入した気体は、ロータ２１の回転に伴って圧縮された後に、吐出口３２から吐出される。
　なお、図４ではベーン２２が４枚の場合の構成例を示しており、この場合には、例えば、吐出口３２の終わりの位置をロータ２１の軸中心Ｏ１から４５°にしている。
　先立って説明したとおり、シャフト２６の軸振れ、部品寸法のばらつき、温度変化による寸法変動等を吸収するために、シャフト２６とシャフト嵌合凹部２１ａとの間にはある程度のクリアランスを設ける。そのため、モータ２５の回転駆動時にはロータ２１が振動する。そこで、本実施の形態１では、シャフト２６にロータ２１を固定する代わりとして、ベーンポンプ１２の動作時に、ロータ２１の内外空間に圧力差を発生させ、ロータ２１にロータ収容部２８の内壁面への押し付け荷重が掛かるようにする。ロータ２１は一定の荷重によってロータ収容部２８の内壁面へ押し付けられた状態で回転することにより、回転時の振動発生が抑制され、ロータ２１の回転動作が安定する。
　ロータ２１に掛かる高圧側の圧力発生源は、ロータ２１の回転により発生するポンプ室３４の内圧である。一方、低圧側の圧力は吸気側の圧力を利用する。ベーンポンプ１２を加圧ポンプとして用いる場合、吸気側の圧力は大気圧であり、減圧ポンプとして用いる場合、吸気側の圧力は減圧側容器圧力である。
　ポンプ室３４で発生した高圧側の圧力が、効果的にロータ２１へ作用するように、ロータ２１の内外を空間的に分離させる。
　分離させる方法として、（１）ロータ２１のシャフト嵌合凹部２１ａを貫通させないようにする。シャフト嵌合凹部２１ａをロータ２１の上面２１ｄから下面２１ｅに貫通させた場合、ベーンポンプ１２の周囲の大気がシャフト貫通穴２７を介してシャフト嵌合凹部２１ａから下面２１ｅ側の空間へ流入する。これに対して、図２および図５のように、シャフト嵌合凹部２１ａを貫通させないことにより、ベーンポンプ１２の周囲の大気はシャフト嵌合凹部２１ａと窪み部２１ｃ、即ちロータ２１の内側空間だけに流入し、ロータ２１の外側空間はポンプ室３４と同じ高圧が維持される。これにより、ロータ２１の下面２１ｅ側から上面２１ｄ側へ、押し付け荷重が発生する。
　発生した押し付け荷重が効果的にロータ２１に印加されるように、第２ハウジング３０の内壁面において、吐出口３２に連通し、かつ、ロータ２１に対向する位置に圧力導入溝３３を形成している。ポンプ室３４から吐出口３２へ吐出される高圧の圧縮空気の一部が圧力導入溝３３へ導入され、ロータ２１の下面２１ｅを与圧する。
　なお、図示例の圧力導入溝３３は深さを誇張拡大して示しており、実際の縮尺とは異なる。
　また、分離させる方法として、（２）ロータ２１の上面２１ｄの面粗度を高くして、平滑面にする。これにより、上面２１ｄとロータ収容部２８の内壁面とのシール性が向上し、ポンプ室３４の圧縮空気が窪み部２１ｃ側へ漏れにくくなり、気密性を確保できる。また、上面２１ｄとロータ収容部２８の内壁面との摺動抵抗が低下し、ロータ２１の回転動作が安定する。
　なお、図５ではロータ２１の上面２１ｄを平滑面にしたが、反対にロータ収容部２８の内壁面を平滑面にしてもよいし、上面２１ｄとロータ収容部２８の内壁面それぞれを平滑面にしてもよい。
　上記（１）、（２）により、ロータ２１の内外空間での気体の出入りを防ぎ、発生した圧力差を保持する。
　また、ポンプ室３４の内圧が常に吐出側空間の圧力より高くなるように、吐出口３２の開口面積を吸気口２９の開口面積より小さくして、気体の通路を絞り、意図的にポンプ室３４の内圧を上げる。これにより、モータ２５の駆動直後から効果的な押し付け荷重を発生させることができ、さらに、吐出側空間の圧力（図１の場合は配管系統５の内圧）によらず、安定した圧力の押し付け荷重をロータ２１に掛けることが可能となる。
　他方、ベーンポンプ１２の特性は、ロータ２１とロータ収容部２８の内壁面との間のクリアランスからの気体漏れ量が強く影響するため、クリアランスからの漏れ量を安定させることで、特性も安定させることができる。本実施の形態１のベーンポンプ１２の場合、上記（１）、（２）により、ロータ２１が第１ハウジング２３側に押し付けられるため、クリアランスは常にロータ２１の下面２１ｅと第２ハウジング３０の内壁面との間に発生することになる。そこで、下面２１ｅと第２ハウジング３０の内壁面との間のクリアランスからの漏れ対策を実施すれば、ベーンポンプ１２の特性を安定させることができる。
　図６は、ロータ２１の下面２１ｅと第２ハウジング３０の内壁面との間のクリアランス部分の拡大図である。ロータ収容部２８の内部において、吐出口３２側は高圧、吸気溝３１側は低圧のため、クリアランスを通じて矢印の方向へ気体が漏れやすい。そこで、クリアランス部分の流れを意図的に乱すことで通気抵抗を増加させ、漏れ量を低減すると共に、クリアランスばらつき時の漏れ量のばらつきを低減させて特性のばらつきを抑制する。図６（ａ）ではロータ２１の下面２１ｅに、気体漏れの流れ方向に対して垂直な段差の凹凸形状を形成している。図６（ｂ）では鋸歯状の凹凸形状にしている。図６（ｃ）では下面２１ｅを梨地加工等して粗面にしている。
　なお、図６ではロータ２１の下面２１ｅを凹凸または粗面にしたが、反対に第２ハウジング３０の内壁面を凹凸または粗面にしてもよいし、下面２１ｅと第２ハウジング３０の内壁面それぞれを凹凸または粗面にしてもよい。
　図７は、クリアランスの通気抵抗と漏れ量との関係を示すグラフである。グラフ縦軸はクリアランスの大きさ、横軸は漏れ量、実線は下面２１ｅに凹凸形状を形成した場合（通気抵抗大）の漏れ量、点線は下面２１ｅが平らな場合（通気抵抗小）の漏れ量を示す。グラフに示すように、通気抵抗を増加させることで漏れ量を低減できる。また、クリアランスがばらついたとき、通気抵抗小時の漏れ量のばらつきに比べ、通気抵抗大時の漏れ量のばらつきを低減できる。
　クリアランスのばらつきは、製造時の構成部品寸法のばらつきおよび動作磨耗等により発生するが、図６の構成によりクリアランスばらつきの影響を低減することで、部品寸法管理が簡単になり、コスト低減につながる。また、動作磨耗による特性変動が小さくなるので、耐久性が向上する。
　なお、図５に示したように、圧力導入溝３３の圧力（押し付け荷重）は、ロータ２１の下面２１ｅの全面に均一に作用するわけではなく、圧力導入溝３３に向き合った一部の面に作用することになるが、上記構成により、ロータ２１の自重より十分大きい押し付け荷重が安定して掛かるので、傾かずに安定して回転動作可能である。
　また、ロータ２１の振動の要因の一つに、ロータ収容部２８の圧力状態の変動（大気圧から配管漏れ診断を行う目標圧力まで加圧または減圧するときの変動）の影響が考えられるが、吸気側より吐出側を絞ることにより、ロータ収容部２８の内部圧力が安定し、振動防止が可能になる。
　以上より、実施の形態１によれば、ベーンポンプ１２は、円筒状のロータ収容部２８、ロータ収容部２８と外部とを連通する吸気口２９および吐出口３２、ならびにロータ収容部２８へモータ２５のシャフト２６を貫通させるシャフト貫通穴２７が形成されたハウジング（第１ハウジング２３および第２ハウジング３０）と、ロータ収容部２８の軸中心Ｏ１に対して偏心して収容され、モータ２５のシャフト２６と一体に回転する円柱形状のロータ２１と、ロータ２１に装着され、ロータ２１の回転力を受けて径方向外側へ可動し、ロータ収容部２８の内周面に摺接して回転するベーン２２とを備え、ロータ２１は、シャフト貫通穴２７を貫通したシャフト２６の先端部を嵌合するシャフト嵌合凹部２１ａを有するように構成した。シャフト２６がロータ２１を貫通しない構造にしてロータ２１の内外空間を独立させ、ロータ２１の内側空間をハウジング外部の低圧側と連通させることにより、ロータ２１の回転時に内外空間に圧力差が発生し、圧縮空気の圧力を受けて、上面２１ｄがロータ収容部２８の内壁面に押し付けられた状態で摺動するようになる。従って、簡易な構造でロータ２１の振動を抑制することができ、ロータ２１の回転動作を安定させることが可能となる。
　また、実施の形態１によれば、吐出口３２の開口面積を、吸気口２９の開口面積より小さくする構成にしたので、ロータ２１の回転動作直後からロータ２１の内外空間に圧力差を発生させることができ、ロータ２１の回転動作を始動時から安定させることが可能となる。
　また、実施の形態１によれば、ロータ２１の上面２１ｄ、および上面２１ｄに対向するロータ収容部２８の内壁面のいずれか一方、または両方を平滑面にしたので、ロータ２１の回転動作をさらに安定させることができる。
　また、実施の形態１によれば、第２ハウジング３０は、吐出口３２に連通し、かつ、ロータ２１に対向する位置に圧力導入溝３３を有する構成にした。このため、ロータ２１の下面２１ｅに発生した高圧側圧力がロータ２１に容易に掛かるようになり、ロータ２１の回転動作をさらに安定させることができる。
　なお、圧力導入溝３３の周辺構造は、上記図示例に限定されるものではない。例えば図８に示すように、圧力導入溝３３と吐出口３２との間に仕切り板３５を形成した場合には、仕切り板３５がベーン２２の支えになるため、ベーン２２の回転動作、ひいてはロータ２１の回転動作をさらに安定させることができる。
　また、実施の形態１によれば、ロータ２１の内外空間の圧力差により上面２１ｄを第１ハウジング２３の内壁面に押し付けることで、ロータ２１とハウジングとの間にクリアランスが発生する面を下面２１ｅ側一方に決めることができる。従って、クリアランスが発生するロータ２１の下面２１ｅおよび第２ハウジング３０の内壁面のいずれか一方、または両方に凹凸等を形成することで、クリアランス部分の通気抵抗を増加させ、漏れ量を低減させることができる。これにより、流量の個体間ばらつき、および動作磨耗による特性変動を抑制することができる。
　なお、上記図示例では、ベーン２２を４枚設けたが、これに限定されるものではなく、任意の枚数のベーン２２を設けてよい。また、ロータ２１に窪み部２１ｃを形成したが、無くてもよい。
　上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　以上のように、この発明に係るベーンポンプは、ロータの回転動作を安定させ、流量特性を安定させるようにしたので、蒸発燃料処理システムの配管漏れ診断を行う気密性診断装置のエアポンプなどに用いるのに適している。
　１　燃料タンク、２　キャニスタ、３　インレットマニホールド、４　パージソレノイドバルブ、５　配管系統、１０　気密性診断装置、１１　キャニスタベントソレノイドバルブ、１２　ベーンポンプ、１３　逆止弁、１４　配管、２１　ロータ、２１ａ　シャフト嵌合凹部、２１ｂ　スリット、２１ｃ　窪み部、２２　ベーン、２３　第１ハウジング、２４　金属板、２５　モータ、２６　シャフト、２７　シャフト貫通穴、２８　ロータ収容部、２９　吸気口、３０　第２ハウジング、３１　吸気溝、３２　吐出口、３３　圧力導入溝、３４　ポンプ室、３５　仕切り板。

Claims (7)

  1. 　円筒状のロータ収容部、当該ロータ収容部と外部とを連通する吸気口および吐出口、ならびに当該ロータ収容部へモータシャフトを貫通させるシャフト貫通穴が形成されたハウジングと、
    　前記ロータ収容部の中心に対して偏心して収容され、前記モータシャフトと一体に回転する円柱形状のロータと、
    　前記ロータに装着され、前記ロータの回転力を受けて径方向外側へ可動し、前記ロータ収容部の内周面に摺接して回転するベーンとを備えるベーンポンプにおいて、
    　前記ロータは、前記シャフト貫通穴を貫通した前記モータシャフトの先端部を嵌合するシャフト嵌合凹部を有することを特徴とするベーンポンプ。
  2. 　前記吐出口の開口面積は、前記吸気口の開口面積より小さいことを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。
  3. 　前記ロータの前記シャフト嵌合凹部を形成した面、および前記シャフト嵌合凹部を形成した面に対向する前記ハウジングの面のいずれか一方、または両方が、平滑面であることを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。
  4. 　前記ハウジングは、前記吐出口に連通し、かつ、前記ロータに対向する位置に溝を有することを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。
  5. 　前記ロータの前記シャフト嵌合凹部を形成した面とは反対の面、および当該反対の面に対向する前記ハウジングの面のいずれか一方、または両方に、凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。
  6. 　前記ロータの前記シャフト嵌合凹部を形成した面とは反対の面、および当該反対の面に対向する前記ハウジングの面のいずれか一方、または両方に、鋸歯状の凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。
  7. 　前記ロータの前記シャフト嵌合凹部を形成した面とは反対の面、および当該反対の面に対向する前記ハウジングの面のいずれか一方、または両方が、粗面であることを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。
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