JP4052628B2 - ポンプハウジング - Google Patents

Description

【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、１９９９年１１月２９日に提出された、米国仮特許出願第６０／１６７，８３９号の利益を請求する。
【０００２】
（連邦政府によって援助された研究開発に関する申告）
適用なし
【０００３】
（発明の分野）
本発明は、コンプレッサや真空ポンプ等のポンプに関し、特にポンプのためのハウジングに関する。
【０００４】
（従来の技術）
ピストン又はダイヤフラムポンプを往復運動させるには、通常、ポンプを駆動するシャフトを支承するベアリングが取付けられた、金属製ハウジング、例えば、鋳込みアルミニウム合金を有する。特に、大きなポンプの場合、ピストン又はダイヤフラムを駆動する力及びポンプの圧縮チャンバ内で発生した圧力を含む力を引き出すために、金属製ハウジングが必要である。
【０００５】
回転電動モータは、一般に、これらのポンプを駆動するのに用いられるが、該モータは冷却を要する。このようなポンプにおいては、モータは２つのハウジングの間に設けられ、各ハウジングは、互いに離れており、かつ一つの圧縮チャンバを収容する。モータのシャフトは、該シャフトの各端部が、シャフトの対応する端部において、ハウジング内の圧縮チャンバの容積を変化させるのに作動するピストン又はダイヤフラムのうちの一つを装備するように、スルーシャフトである。また、ピストン又はダイヤフラムが装備されている場合以外、回転ファンブレードは、冷却空気の流れをその端部においてハウジング内に吸込むために、および該空気をロータ及びモータのステータコイル上に送風するために、シャフトの各端部に取付けられる。
【０００６】
効率的に冷却するためには、回転ファンブレードが取付けられる、ハウジングの一部を環状にし、かつファンブレードの直径よりも僅かに大きくすることが望ましい。ファンブレードの先端と内部のハウジング面との間の隙間は、そうでない場合、ファンブレードによってハウジング内に吸込まれた空気は単にブレードの先端を通って吹き戻るだけであり、モータのコイル上には向かわないので、できる限り小さくすべきである。ポンプが別々のエンクロージャ内に収容されている用途の場合、ファンブレードが取付けられるハウジングの端部を開口したままにすることは許される。しかし、ポンプが独立した製品として売り出される場合、ハウジングの端部は、空気をハウジング内に吸込むことができるが、大きなものや指の挿入を防止するカバーで閉じなければならない。一般にファンガードと呼ばれるこのカバーは、ファンの動作に悪影響を及ぼしたり、横方向のサイズを増したり、あるいはファンの外観を損なうべきではない。
【０００７】
（発明の概要）
本発明は、ハウジングの特別な加工を要することなく、ハウジングに容易に取付けられ、ファンに対する内部の隙間を増加させず、ハウジングの横方向のサイズを増やさず、あるいはその外観を損なわないファンガードを提供する。該ファンガードは、空気の流入のハウジングへの通過を可能にするように穴が開けられており、またシャフトの軸と平行な方向にハウジング内に伸びる周囲タブを有する。該タブは、三日月形の側面を有し、同様の形状の凹部がハウジング内に形成されている。ハウジングの三日月形凹部は、その中に形成された穴を有する。ファンガードの各タブは、対応する凹部内の穴にはまってファンガードをハウジングの端部を覆って定位置で保持する耳部を有する。
【０００８】
好適な形態においては、凹部及び穴は、ハウジングの鋳込み形状（ｃａｓｔ−ｉｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ）である。凹部内に形成された該穴は、好ましくは、ダイ内のインサートがこの方向に移動するので、鋳込みの分割線と直角な、穴を鋳造プロセス中に形成することを可能にする水平軸を有する。従って、凹部内の全ての穴の軸は、互いに平行である。また、各耳部は、該耳部がタブから伸びる主要な方向である軸を有し、耳部のこの軸は、通常穴の軸に対応するため、耳部が穴内に収容されたとき、耳部の軸は穴の軸と平行になる。耳部の先端部には、好ましくは、ハウジングの端部内へのファンガードの挿入時に、タブを内方に曲げるための傾斜面が設けられており、またスナップで取付けるファンガードのタブがハウジングの端部内に挿入されたときに、耳部が穴の内部にはまるように、かつ穴の手前側が耳部の末端部によって捕捉されるように、耳部の末端部は、四角になっている。
【０００９】
三日月形のタブ、あるいは本願明細書でＤ字状と呼ぶタブは、好ましくは、ファンブレードに接触しないように、あるいは、ファンブレードの先端とハウジングの内部との間に余計な隙間を要しないように、タブの内側面が、ハウジングの内面の延長部に近づくように、ハウジング内の同じ形状の凹部よりも多少小さい。タブの内面は、耳部が穴の中に完全に係合しない場合、あるいはファンガードがファンの回転によって外れた場合、タブがブレードの先端と接触して内方に曲がらないように、三日月形凹部内で多少凹んでいることが好ましい。
【００１０】
ハウジングのクランクケース部の周囲には、タブ及びそれに対応する凹部をいくらでも設けることができる。好適な形態においては、４つのタブ及びそれに対応する凹部を設ける。該タブ及び凹部は、ハウジングの両側に２つ設けられ、これらはできる限り離して設けられ、一つはクランクケースの上部に、他方はクランクケースの底部に、それぞれ両側において設けられている。垂直に穴を離すことは、安全に固定するのを助ける。
【００１１】
ファンガードは一般に、円形であるが、ファンガードから径方向に伸び、あるいはファンガードをハウジングに対して正しい位置に角を形成して配置するように機能する、少なくとも一つの形状を設けることが望ましい。この形状は、コンプレッサの幅又は高さを増やすことなく、ハウジングの圧縮チャンバ内の同様の形状の開口部内に嵌合する。
【００１２】
耳部及び穴がその水平軸を有し、ハウジングの凹部が、垂直軸の対向面上に対称的に配置されている場合、ハウジングの上部におけるハウジングの対向面上の穴及び耳部は、１本の水平軸に沿っており、またハウジングの底部においては、異なる水平軸に沿っている。従って、上部のタブは互いに向かい合ってハウジングを圧迫し、底部のタブは、互いに向き合ってハウジングを圧迫してファンガードを定位置に保持する。
【００１３】
本発明の上記及び他の目的及び効果は、以下の詳細な説明で明らかになるであろう。説明する際には、本発明の好適な実施の形態を示す添付図面が参照される。
【００１４】
（好適な実施の形態の説明）
図１は、一端にハウジング１４を有し、他端にハウジング１６を有するモータ１２を有する、本発明のポンプ１０を示す。ハウジング１４、１６は、アルミニウム合金の鋳造から成り、同一の構造のものである。一体化した頭部１８は、頭部部材２０、２２と単一鋳造の接続管部２４、２６とを有し、各ハウジング１４、１６の圧縮チャンバ３４、３６上でハウジング１４、１６にボルトで締められ、ハウジング１４、１６を保持し、かつお互いの角位置を維持するのを助ける。
【００１５】
またポンプ１０は、互いに同一の構造のファンガード４０を各端部に有する。図２について説明すると、モータ１２は、該モータを通ってハウジング１４、１６内に伸び、各ハウジングの端部付近まで伸びるシャフト４２を有する。シャフト４２の各端部は、空気を各ハウジング１４、１６内に吸込んでモータ１２のコイル上に流すように、シャフト４２によって一方向に回転される回転ファンブレード４４に載っている。モータ１２のハウジングは、冷却空気の排気をするための穴を備えており、またモータに隣接する追加的な換気スロットをハウジング１４、１６に設けることができる。ハウジング１４、１６は、シャフト４２を支承するベアリング（図示せず）を装備している。またハウジング１４、１６は、ファンブレード４４により移動させられた空気がモータ１２のコイルに達するように、空気の軸方向の流れを形成する開口部を有する。
【００１６】
各ファンガード４０は、穴が開いており、該ガード４０を通過する冷却空気の入り口を形成し、その間を走る離間した環状リブを有する径方向のスポークを有する。各ガード４０は、隣接するハウジング１４、１６の縁５４が収容されてファンガード４０をハウジングに対して放射状に配置するのを助ける溝５２をその内側に形成するリム５０を有する。
【００１７】
突出部５６は、リム５０から径方向に伸び、各ハウジング１４、１６の圧縮チャンバ３４、３６内に形成された開口部５８内に嵌合する。突出部５６は、それが組み込まれるハウジング１４、１６に対してファンガード４０を配置するのを助け、また銘板を形成する。ファンガード４０は、ポリエステルポリマー等の弾力的な合成樹脂で形成される。
【００１８】
各ガード４０は、各異なる四分円内において、対応するハウジング１４、１６の各クランクケース部６２、６４の端部内にシャフト４２と平行に伸びる４つのタブ６０を有する。図４に最も良く示されているように、各タブ６０は、Ｄ字状又は三日月状をしており、各ハウジング１４、１６の対応する位置に形成され、かつシャフト４２と平行に走る、タブと同じ形状だが僅かに大きい凹部６６内に嵌合する。各タブ６０は、凹部６６内に形成された穴７０にはまる耳部６８を有する。凹部６６及び穴７０は、両方共、当業者が容易に鋳造できる形状である。タブ６０が凹部６６内に収容され、かつ耳部６８が穴７０内に係合したとき、タブ６０の内面７２は、ハウジングの環状面７４から僅かに凹み、該環状面７４は、ファンブレード４４の先端からほんの僅かに離れている。内面７２はこのように凹んでいるので、ガード４０がファンの回転によってハウジングから外れても、タブ６０は、回転しているファンブレードと接触しないように内方へ動かない。また、タブ６０は、環状面７４から離れているので、タブ６０は、ファンブレードの先端とハウジングとの間の所要量の隙間を増加させない。
【００１９】
図３に示すように、２つのタブ６０とそれに対応する凹部６６がクランクケースの上部にあり、下部にも２つずつある。上部の２つのタブとそれに対応する凹部は、共に１本の水平線８０に沿って位置合わせされており、下部においては、水平線８２に沿って位置合わせされている。凹部６６及びタブ６０のアーチ状面は、線８４、８６に沿ってシャフト４２に対して放射状である線の周りに対称であるが、耳部６８及び穴７０は、ハウジング１４、１６鋳造の分割線と直角な水平線８０、８２に沿って位置合わせされてはいない。
【００２０】
図５に最も良く示すように、各タブ６０は、ファンガードがハウジング内に挿入されたときに、タブ６０を内方に曲げるように作用する傾斜した導入又は先端面９０を有する。各耳部６８は、穴７０内で耳部６８のスナップで取付ける接続部を形成するように耳部６８の外側９４に対して直角な、あるいはほぼ直角な端部面９２を有する。
【００２１】
以上、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明してきた。記載した実施の形態に対して多数の変更・変形例が可能であることは当業者には明らかであり、本発明を記載した実施の形態に限定すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を具体化するポンプの斜視図である。
【図２】 ファンガードがポンプハウジングから分解された、図１と同様の図である。
【図３】 ハウジングにファンガードが組込まれた状態で、ポンプのシャフトを中心とする平面を有し、ファンガードのタブ上の耳部を通る断面図である。
【図４】 耳部が穴の内部に収容された状態の一つのタブ及び凹部の、図３と同じ面の詳細図である。
【図５】 耳部が穴の中に係合された状態で、凹部内に収容されたタブのうちの一つの縦断面図である。

Claims (10)

1. ハウジングの外側からハウジング端部内面内に空気を吸込むために該ハウジング端部内面内でシャフトに取付けられた軸上のファンプロペラを有し、前記ハウジングの内面によって画定されるハウジング端部内面を形成する円筒形の開口端部を有するポンプハウジングであって、前記開口端部が、前記ファンプロペラによって吸込まれた空気が通過できる穴あきファンガードによって覆われているポンプハウジングにおいて、
   前記ファンガードが、前記シャフトの軸と平行な方向で、前記ハウジングの開口端部内に伸びている、周囲に角を形成して離間されたタブを有し、前記各タブが、三日月形の断面及び前記タブの外面から突出する耳部を有し、湾曲した前記タブの外面に対して、同じ形状の三日月形凹部がハウジング端部内面を画定する前記内面内に形成され、前記凹部の湾曲した前記内面を用いて前記タブを収容し、かつ前記凹部内に開口する穴が前記ハウジング内に形成されており、前記ハウジングの端部を覆って前記ファンガードを定位置に保持するために、各タブの耳部が、対応する凹部内の前記穴内にはまり、前記タブが定位置にはまると前記タブの内面と前記ハウジング端部内面とが空気を吸込む表面を形成することを特徴とするポンプハウジング。
2. 前記凹部及び穴が、前記ハウジングの鋳造により形成されることを特徴とする請求項１に記載のポンプハウジング。
3. 前記タブの前記ハウジングの端部内への挿入時に、前記タブを内方へ曲げるように、傾斜面が前記耳部の末端部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のポンプハウジング。
4. 前記タブが前記ハウジング内に挿入されたときに、前記耳部が前記穴内にはまり、かつ前記穴の手前側が前記耳部の先端部によって捕捉されるように四角になっている前記末端部と反対側の先端部を、前記耳部が有することを特徴とする請求項３に記載のポンプハウジング。
5. ファンブレードに接触しないように、あるいは、前記ファンブレードの先端と前記ハウジングの内部との間に余計な隙間を要しないように、前記タブの内側面が、前記ハウジングの内面に近づくように、前記タブが、前記ハウジング内の前記凹部よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のポンプハウジング。
6. 前記耳部が完全に前記穴内にはまっていない場合、又は前記ファンガードがファンの回転で外れた場合、前記タブが内方に曲がって前記ファンプロペラの先端に接触しないように、前記タブが収容される前記凹部内で、前記タブの内面が凹んでいることを特徴とする請求項５に記載のポンプハウジング。
7. ４つのタブとそれに対応する凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のポンプハウジング。
8. 前記４つのタブと凹部が、前記ハウジングの両側に２つ設けられており、かつ前記ハウジングの４つの等角四分円の各々に一つのタブとそれに対応する凹部とが設けられていることを特徴とする請求項７に記載のポンプハウジング。
9. 前記４つのタブと凹部が、前記ハウジングの対向面上に対称的に配置されており、前記ハウジングの上部におけるハウジングの対向面上の穴及び耳部が一つの軸に沿って位置合わせされており、かつ前記ハウジングの底部における穴及び耳部が他の異なる軸に沿って位置合わせされていることを特徴とする請求項８に記載のポンプハウジング。
10. 前記ファンガードは円形であるが、前記ファンガードから径方向に伸び、かつ前記ハウジングの対応する開口部内に嵌合してファンガードをハウジングに対して角を形成して配置する、少なくとも一つの突出部を有することを特徴とする請求項１に記載のポンプハウジング。

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