專利名稱：旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于使用燃料電池的移動用信息終端機器的空氣供給裝置的、不使用潤滑油的所謂的無油式旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵。
背景技術(shù)：
圖4以及圖5表示以往的無油式葉片旋轉(zhuǎn)式泵，設(shè)有缸筒103，所述缸筒103具有由前端板111以及尾端板112封閉形成的圓筒狀內(nèi)壁。在缸筒103的內(nèi)部，配設(shè)有外周的一部分和缸筒103的內(nèi)壁形成很小的間隙的轉(zhuǎn)子107。
在轉(zhuǎn)子107上一體安裝有旋轉(zhuǎn)軸110，旋轉(zhuǎn)軸110，由配設(shè)在前端板111上的滾珠軸承116和配設(shè)在尾端板112上的滾珠軸承118旋轉(zhuǎn)自由地支撐著。又，在轉(zhuǎn)子107上，形成有多個葉片槽108，在各葉片槽108中，以滑動自如的方式插入由具有自潤滑性的材料構(gòu)成的板狀的葉片109的一端。葉片109、缸筒103、轉(zhuǎn)子107、前端板111、尾端板112共同形成泵空間104。而且，在缸筒103上，一體形成有與泵空間104連通的吸入孔113和排出孔114。
在上述構(gòu)成的葉片旋轉(zhuǎn)式泵中，若電動馬達等驅(qū)動源(圖中未示)所產(chǎn)生的動力傳遞到旋轉(zhuǎn)軸110上，則轉(zhuǎn)子107和旋轉(zhuǎn)軸110一體旋轉(zhuǎn)，流體從吸入孔113被吸入到泵空間104內(nèi)。被吸入的流體在泵空間104內(nèi)受到壓縮之后，從排出孔114排出(例如，參照專利文獻1)。
一般來說，在葉片109使用的是具有自潤滑性的材料時，作為葉片109的滑動部的缸筒103、轉(zhuǎn)子107、前端板111、尾端板112由金屬材料形成。
又，在以往的葉片式壓縮機中，在金屬材料上實施各種表面處理(例如參照專利文獻2-4)。
但是，它們都是以油潤滑為前提，表面處理的目的在于提高耐磨損性。
專利文獻1特開平6-185484號公報專利文獻2特開平2-136586號公報專利文獻3特開昭64-73185號公報專利文獻4特開昭63-28891號公報上述以往的葉片旋轉(zhuǎn)式泵，若其泵空間104內(nèi)流入濕度高的空氣并且長時間的使泵停止，則由于在葉片槽108內(nèi)產(chǎn)生的銹，使葉片109粘著在葉片槽108內(nèi)，會變?yōu)椴荒芑瑒?。若葉片109不能滑動，則葉片109與缸筒103碰撞而使轉(zhuǎn)子107不能旋轉(zhuǎn)，從而使泵不能運轉(zhuǎn)。又，即使泵可以運轉(zhuǎn)，在相對泵空間104的前端板111、尾端板112、缸筒103、轉(zhuǎn)子107上所產(chǎn)生的銹引發(fā)的阻力，將會使運轉(zhuǎn)頻率降低。其結(jié)果造成排出留量減少，引發(fā)馬達的輸入功率增加的問題。
又，作為防銹的對策，在對面對泵空間104的前端板111、尾端板112、缸筒103、轉(zhuǎn)子107進行表面處理的情況下，根據(jù)缸筒103的表面處理的種類，會使表面處理后的表面變粗，造成缸筒103的內(nèi)面和葉片109的前端部的滑動音，比表面處理前還大的問題。
又，在以往的葉片式壓縮機中，假若在即使進行了表面處理但由于滑動而磨損，使其底子露出的情況下，由于存在油所以不會引起燒結(jié)。又，因為基本在封閉的循環(huán)內(nèi)使用，不會混入從外部來的水分，所以，露出的底子也不會被腐蝕。在和此相對比的無油式泵中，當表面處理磨損的時候，會引起露出的底子而被腐蝕的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于以往技術(shù)所具有的這種問題，其目的在于提供一種防止在泵空間內(nèi)產(chǎn)生銹，在流入濕度高的空氣的情況下也不會降低性能，可以運轉(zhuǎn)并且能夠抑制噪音的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵。
為了達到上述目的，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵，是無油式旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵，并列設(shè)置有泵機構(gòu)部和驅(qū)動馬達，上述泵機構(gòu)部，由具有自軸心偏心而形成的圓筒狀內(nèi)壁的缸筒、配置在該缸筒內(nèi)并具有多個葉片槽的圓筒狀轉(zhuǎn)子、與該轉(zhuǎn)子一體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸、以滑動自如的方式插入在上述多個葉片槽內(nèi)并由具有自潤滑性的材料構(gòu)成的板狀葉片、以夾著上述轉(zhuǎn)子和上述葉片的方式安裝在上述缸筒的兩端面上的前端板和尾端板構(gòu)成；在該泵機構(gòu)部上，形成有多個泵空間，通過由上述驅(qū)動馬達驅(qū)動上述旋轉(zhuǎn)軸，可改變上述泵空間的容積，其特征在于，上述轉(zhuǎn)子和上述前端板之間以及上述轉(zhuǎn)子和上述尾端板之間，分別設(shè)置有間隙，使其不產(chǎn)生接觸滑動，上述缸筒、上述轉(zhuǎn)子、上述前端板、上述尾端板中至少有一個使用金屬材料，至少對和上述泵空間相對面的金屬材料部實施表面處理。
根據(jù)本發(fā)明，通過對與泵空間相對面的金屬材料部實施表面處理，即使泵空間內(nèi)流入濕度高的空氣，也會阻礙水分附著在金屬表面上，防止銹的產(chǎn)生，從而防止了泵的鎖定和運轉(zhuǎn)頻率的降低。
又，若在氧化鋁保護膜、鍍鎳磷保護膜、聚四氟乙烯保護膜中，用1種或者將其組合對上述金屬材料部件實施表面處理，則這些表面處理，和通過鍍錫與DLC(Diamond Like Carbon主要由碳和氫構(gòu)成的非晶體碳硬質(zhì)膜)進行的表面處理相比，由于和葉片之間的滑動所產(chǎn)生的保護膜磨損變得極少，即使長時間使用，保護膜也會殘存，所以可以防止銹的產(chǎn)生。
又，若將具有優(yōu)越的自潤滑性的聚四氟乙烯保護膜實施到前端板以及尾端板的與泵空間相對向的面上，則會降低轉(zhuǎn)子端面和前端面以及尾端面之間的摩擦系數(shù)，可以防止運轉(zhuǎn)頻率和排出留量的降低，既減少輸入功率，又防止銹的產(chǎn)生。
又，因為在由鋁原材料形成轉(zhuǎn)子的基礎(chǔ)上，又對轉(zhuǎn)子實施了保護膜硬磨損少的氧化鋁處理，所以不僅在成本方面有利，而且即使長時間運轉(zhuǎn)保護膜也會殘留，可以防止銹的產(chǎn)生。
而且，若通過鍍鎳磷保護膜對缸筒內(nèi)面實施表面處理，則處理后的表面光滑，若再對表面處理部實施拋光處理，則因為缸筒內(nèi)面的表面光潔度得到改善，所以可以降低占有噪音產(chǎn)生和大比例的葉片前端部和缸筒內(nèi)面的滑動音。


圖1是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵的縱剖視圖。
圖2是圖1的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵的沿線II-II的剖視圖。
圖3是表示缸筒內(nèi)面處理的種類和噪音值、表面光潔度、表面硬度之間的關(guān)系的圖表。
圖4是以往的葉片旋轉(zhuǎn)式泵的縱剖視圖。
圖5是圖4的以往葉片旋轉(zhuǎn)式泵的沿線V-V的剖視圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
圖1以及圖2表示本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵，由泵機構(gòu)部2和直流馬達等驅(qū)動馬達4并列設(shè)置而構(gòu)成。
在泵機構(gòu)部2上，設(shè)置有由鋁等金屬材料制成的缸筒6，所述缸筒6具有由自軸心偏心形成的圓筒狀內(nèi)壁。在缸筒6內(nèi)，配置有圓筒狀的轉(zhuǎn)子8。轉(zhuǎn)子8具有多個在其中心軸方向上延伸的葉片槽10，在這些葉片槽10中，以可以自由滑動的方式插入板狀的葉片12，并不使用潤滑油，所述葉片12由具有自潤滑性的碳等材料構(gòu)成。在缸筒6的兩端面上，前端板14和尾端板16夾著轉(zhuǎn)子8和葉片12而配置，形成多個泵空間18。而且，前端板14和尾端板16也是由鋁等金屬材料制成。這些金屬材料部件，在面對泵空間18的部分上，實施了后面詳細敘述的表面處理。
又，在轉(zhuǎn)子8上，連接有旋轉(zhuǎn)軸20，該旋轉(zhuǎn)軸20兼用作配置在尾端板16的相反一側(cè)的驅(qū)動馬達4的馬達軸，旋轉(zhuǎn)軸20延伸在缸筒6的軸心上，由被壓入到前端板14的滾珠軸承22以及被壓入尾端板16的滾珠軸承24，以旋轉(zhuǎn)自由的方式被支撐著。
又，在本發(fā)明的實施方式中，因為采用了無油式的構(gòu)成，所以使用由自潤滑性材料構(gòu)成的葉片12，并且在轉(zhuǎn)子8和前端板14之間以及轉(zhuǎn)子8和尾端板16之間分別設(shè)置間隙。具體為，各個間隙大約在10μm～30μm左右，由此，轉(zhuǎn)子8和旋轉(zhuǎn)軸20被固定。固定方法有壓入、熱壓配合、焊接等。又，也可以設(shè)置將轉(zhuǎn)子8保持在一個方向上的彈壓機構(gòu)。而且，各個軸承采用的是具有優(yōu)越的潤滑性的潤滑脂封入式軸承。
又，在前端板14上，形成有吸入孔26和排出孔28，在排出孔28中設(shè)置有排出口30。又，在尾端板16上，在和吸入孔26相對向的位置處，形成有凹部32，吸入孔26和凹部32，通過在缸筒6的軸方向上形成的貫通孔34相互連通，而且，貫通孔34，通過在缸筒6的中央部形成的連通路36與泵空間18相連通。
另外，驅(qū)動馬達4，具有轉(zhuǎn)子38、與轉(zhuǎn)子38的外周部相對向配置的定子40，兼作馬達軸的旋轉(zhuǎn)軸20，通過軸承42以及軸承44以可以自由旋轉(zhuǎn)的方式被支撐。
在具有上述構(gòu)成的本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵中，若給定子40供電，則通過轉(zhuǎn)子38和定子40之間產(chǎn)生的磁作用，轉(zhuǎn)子38獲得轉(zhuǎn)矩而進行旋轉(zhuǎn)運動，通過和轉(zhuǎn)子38構(gòu)成為一體并兼作馬達軸的旋轉(zhuǎn)軸20，向泵機構(gòu)部2傳遞旋轉(zhuǎn)力。
因為轉(zhuǎn)子8連接在旋轉(zhuǎn)軸20上，所以轉(zhuǎn)子8和旋轉(zhuǎn)軸20一同一體旋轉(zhuǎn)，由此，插入在轉(zhuǎn)子8的葉片槽10中的葉片12，通過離心力向缸筒6的內(nèi)面飛出，使得葉片12的前端部和缸筒6的內(nèi)相對接，形成泵空間18。此時，通過在前端板14上形成的吸入孔26而吸入的空氣，通過3條路徑流入泵空間18中，所述3條路徑為直接流入泵空間18的路徑、穿過在缸筒6上形成的貫通孔34并從形成于尾端板16的凹部32流入泵空間18的路徑以及穿過貫通孔34并從形成于缸筒6的中央部的連通路36流入空間18的路徑。
流入泵空間18的空氣，伴隨著轉(zhuǎn)子8的旋轉(zhuǎn)，在泵空間18內(nèi)被壓縮，經(jīng)過排出孔28從排出口30排出。即，在旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵中，通過多個泵空間18的容積變化(伸縮作用)來壓縮空氣。
在此，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵中，因為在轉(zhuǎn)子8和前端板14之間以及轉(zhuǎn)子8和尾端板16之間分別設(shè)置間隙，所以轉(zhuǎn)子8和前端板14與尾端板16不進行接觸滑動，因此，施加在前端板14和尾端板16上的表面處理不會被磨損。
作為結(jié)果，因為滑動的是葉片12和前端板14、葉片12和尾端板16、葉片12和轉(zhuǎn)子8、葉片12和缸筒6的內(nèi)面，并且這些滑動都成為由自潤滑性材料構(gòu)成的葉片12自身磨損，所以不會磨損施加在作為葉片12的滑動對象的部件上的表面處理。即，即使混入來自外部的水分，但通過各自的表面處理，部件不會生銹，可以確保長期的穩(wěn)定性能。
另外，在和前端板14以及尾端板16的泵空間18相對的面上，通過具有良好的自潤滑性的聚四氟乙烯保護膜所實施的表面處理，因此，即使萬一由于異常的負荷等，使轉(zhuǎn)子8的端面以及葉片12暫時和前端面14以及尾端面16的泵空間18相對的面接觸，也會降低轉(zhuǎn)子8的端面和前端面14以及尾端面16之間的摩擦系數(shù)。因此，可以防止運轉(zhuǎn)頻率降低，以及伴隨此的排出流量下降的問題，降低了馬達的輸入功率并防止了銹的產(chǎn)生。
下面，對各部件的表面處理進行詳細說明。在本發(fā)明的空氣泵的泵機構(gòu)部2中，因為滑動接觸的只是葉片12，所以表面處理的種類選定為適應(yīng)于葉片12的側(cè)面(和前端板14以及尾端板16相對向的面)、葉片槽10的接觸面、前端部的各種滑動狀態(tài)的類型。作為選定基準之一，是運轉(zhuǎn)時的噪音程度，在本實施方式中通過比較噪音的程度來進行選定。
首先，關(guān)于葉片12的側(cè)面滑動，因為在前端板14或者尾端板16之間留有空留量，所以運轉(zhuǎn)時葉片12向軸方向移動，產(chǎn)生碰撞的可能性較高。所以，必須減少葉片12和前端板14或者尾端板16之間的微小碰撞的聲音，作為表面處理的種類，應(yīng)該選定硬比較低的、即優(yōu)選吸音效果好的。因此，在前端面14以及尾端面16上，通過聚四氟乙烯保護膜來進行表面處理為好。
又，因為轉(zhuǎn)子8是鋁制的，所以其表面被實施氧化鋁保護膜。雖然葉片槽10和葉片12之間具有空留量，但是轉(zhuǎn)子8向一個方向旋轉(zhuǎn)，在葉片12上泵空間18的壓力進一步起作用，所以葉片12在葉片槽10內(nèi)以傾斜的狀態(tài)滑動。雖然葉片12在旋轉(zhuǎn)的同時在葉片槽10內(nèi)出入，但是葉片槽10的開口端邊緣，經(jīng)常在相同的點和葉片12滑動。即，關(guān)于葉片槽10的接觸面，優(yōu)選硬度比較高的，即具有優(yōu)越的耐磨損性的類型。所以，在轉(zhuǎn)子8上，通過氧化鋁保護膜進行表面處理為好。
氧化鋁保護膜在葉片槽10內(nèi)可以形成均勻的保護膜，所以，因保護膜硬而減少了磨損。又，因為氧化鋁保護膜是以低成本進行處理，所以可以抑制價格，又因為即使進行長時間的運轉(zhuǎn)也會殘存保護膜，所以可以長時間地防止銹的產(chǎn)生。
最后，關(guān)于葉片12的前端面，由于作用在葉片12上的離心力和背壓力，使得缸筒6的內(nèi)面上承擔很大的負荷。因此優(yōu)選重視耐磨損性的表面處理。但是，若缸筒6的內(nèi)面的形狀和表面光潔度很差，則葉片12的滑動性紊亂會產(chǎn)葉片跳動，引起噪音增大。即，必須重視表面光潔度。同時滿足這兩方面，通過鍍鎳保護膜對缸筒6的表面實施表面處理為好。
圖3所示的噪音值，是對缸筒6實施各種表面處理時的測定結(jié)果，表示缸筒6的內(nèi)面處理的種類、噪音值、表面光潔度、表面硬度的關(guān)系。而且，通過實驗已經(jīng)掌握對噪音值影響大的是缸筒內(nèi)面的表面處理。下面的圖表，是通過肖氏硬度來表示處理后的表面硬度；上面的圖表用棒表示泵運轉(zhuǎn)時的噪音，用折線圖表示處理后的表面平均粗糙度。
噪音值，和氧化鋁保護膜以及聚四氟乙烯保護膜相比，鎳磷保護膜的比較低。平均表面光潔度也一樣，鍍鎳磷保護膜，與氧化鋁保護膜以及聚四氟乙烯保護膜相比值比較小。又，噪音值高的氧化鋁保護膜以及聚四氟乙烯保護膜，其平均表面光潔度的值也大。進而可知，噪音值和表面硬度沒有相關(guān)性，產(chǎn)生噪音的原因和保護膜的表面光潔度相關(guān)。
因此，在本發(fā)明中，對缸筒6的內(nèi)面，通過用鎳磷保護膜實施表面處理，來防止銹的產(chǎn)生。又，鎳磷保護膜，因為處理后的保護膜表面很光滑，所以，可以降低伴隨轉(zhuǎn)子8的旋轉(zhuǎn)葉片12的前端和缸筒6的內(nèi)面的滑動音。
又，在本實施方式中，缸筒6的內(nèi)面通過鎳磷保護膜進行表面處理之后實施拋光處理，由此提高了表面光潔度，所以可以進一步實現(xiàn)低噪音化。又，通過聚四氟乙烯保護膜對前端板14以及尾端板16實施的表面處理，通過氧化鋁保護膜對轉(zhuǎn)子8實施的表面處理也同樣進行拋光處理，所以提高了表面光潔度，對噪音的降低具有很好的效果。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵，是無油式旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵，并列設(shè)置有泵機構(gòu)部和驅(qū)動馬達，上述泵機構(gòu)部，由具有自軸心偏心而形成的圓筒狀內(nèi)壁的缸筒、配置在該缸筒內(nèi)并具有多個葉片槽的圓筒狀轉(zhuǎn)子、與該轉(zhuǎn)子一體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸、以滑動自如的方式插入在上述多個葉片槽內(nèi)并由具有自潤滑性的材料構(gòu)成的板狀葉片、以夾著上述轉(zhuǎn)子和上述葉片的方式安裝在上述缸筒的兩端面上的前端板和尾端板構(gòu)成；在該泵機構(gòu)部上，形成有多個泵空間，通過由上述驅(qū)動馬達驅(qū)動上述旋轉(zhuǎn)軸，可改變上述泵空間的容積；上述轉(zhuǎn)子和上述前端板之間以及上述轉(zhuǎn)子和上述尾端板之間，分別設(shè)置有間隙，使其不產(chǎn)生接觸滑動，上述缸筒、上述轉(zhuǎn)子、上述前端板、上述尾端板中至少有一個使用金屬材料，至少對和上述泵空間相對面的金屬材料部實施表面處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵，其特征在于，在氧化鋁保護膜、鍍鎳磷保護膜、聚四氟乙烯保護膜中，用1種或者將其組合對上述金屬材料部件實施表面處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵，其特征在于，通過聚四氟乙烯保護膜對上述前端板以及上述尾端板實施表面處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵，其特征在于，上述轉(zhuǎn)子由鋁形成，通過氧化鋁保護膜對上述轉(zhuǎn)子實施表面處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵，其特征在于，通過鍍鎳磷保護膜對上述缸筒的內(nèi)面實施表面處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵，其特征在于，對上述表面處理部實施拋光處理。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)葉片式空氣泵，形成泵空間(18)的缸筒(6)、轉(zhuǎn)子(8)、前端板(14)、尾端板(16)中的至少一個，使用金屬材料，對金屬材料部實施表面處理。
文檔編號F04C29/00GK1806124SQ20048001628
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者中本達也, 澤井清, 作田淳 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社