專利名稱：便攜式真空泵以及使用該真空泵的自動(dòng)排尿處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜式真空泵，特別涉及適用于自動(dòng)排尿處理裝置的便攜式真空泵。
背景技術(shù)：
以靠自己的力量很難移動(dòng)到排尿場所的人等為對象的排尿用的吸引裝置的示例在專利文獻(xiàn)1中有所記載。在該公報(bào)中所述的尿吸引裝置是將尿儲存容器設(shè)置在從尿接收器到作為吸引源的吸引泵之間。并且，向尿接收器排尿時(shí)，檢測出該排尿并從吸引管道向尿儲存容器進(jìn)行吸引。此時(shí)，吸引泵根據(jù)檢測出尿儲存容器的壓力變化的壓力傳感器的信號，進(jìn)行吸引狀態(tài)的控制。
吸引泵使用多個(gè)輕量的真空泵。這樣的真空泵的示例在專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3中有所記載。在專利文獻(xiàn)2中所述的壓縮機(jī)為了提高滑動(dòng)特性進(jìn)而提高效率，在回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)上設(shè)置通過自潤滑作用不斷進(jìn)行潤滑的滑動(dòng)部件。另一方面，在專利文獻(xiàn)3中所述的旋轉(zhuǎn)葉片形的壓縮機(jī)以及真空泵將壓縮室和密封液的泵室氣密性地區(qū)分，將從泵室排出的密封液向密封部以及潤滑部進(jìn)行液體輸送。
專利文獻(xiàn)1特開2003-126242號公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2002-195180號公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開平8-296575號公報(bào)上述專利文獻(xiàn)1中所述的現(xiàn)有的尿吸引裝置，根據(jù)尿儲存容器的壓力、改變作為吸引源的吸引泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。但是，該專利文獻(xiàn)1沒有充分考慮吸引泵的小型化以及低噪音化。為了提高尿吸引裝置的可移動(dòng)性，在進(jìn)行裝置整體的小型化時(shí)，也需要使吸引泵小型化。使泵成為小型化的最有效的方法是提高泵的旋轉(zhuǎn)速度，但是，如果提高泵的旋轉(zhuǎn)速度，在一般用于小型泵的容積式泵中，可動(dòng)部與靜止部之間的相對間隙加大，效率降低。另外，如果單純地進(jìn)行高速化則噪音增加。由于必須考慮到尿吸引裝置在野外、特別是夜間在床邊進(jìn)行使用，因此必須降低噪音。
另一方面，在專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3中所述的壓縮機(jī)中，為了防止由于小型化等導(dǎo)致的效率降低，而提高密封部和潤滑部的可靠性。但是由于這些壓縮機(jī)不特定用于排尿處理裝置等攜帶用的醫(yī)療用裝置，即使促進(jìn)小型化，從重視性能的觀點(diǎn)出發(fā)，結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜。另外，由于不是用于在夜間也能使用的裝置，因此，對間斷運(yùn)轉(zhuǎn)等時(shí)產(chǎn)生的噪音以及壽命的降低沒有進(jìn)行充分的考慮。
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，目的在于使真空泵小型化的同時(shí)提高便攜性。本發(fā)明另外的目的是提高具有可移動(dòng)性的真空泵的可靠性。本發(fā)明的其他目的是形成在夜間或室外也可以使用的具有真空泵的排尿處理裝置。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的特征是一種便攜式真空泵，通過聯(lián)軸器連接電動(dòng)機(jī)和形成泵室的真空泵，將支撐上述真空泵本體所具有的驅(qū)動(dòng)軸的一方的軸承保持在缸上，將另一方的軸承保持在氣密地安裝在該缸上的凸緣上，上述缸的電動(dòng)機(jī)側(cè)的端部收容上述聯(lián)軸器的同時(shí)、與上述電動(dòng)機(jī)的端部嵌合，上述電動(dòng)機(jī)支撐上述缸。
并且，在該特征中，可以在聯(lián)軸器的一側(cè)形成圓孔，該圓孔與電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸嵌合；在另一側(cè)形成模擬方孔，該模擬方孔與貫通缸內(nèi)的驅(qū)動(dòng)軸嵌合，在驅(qū)動(dòng)軸上形成與電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸嵌合的孔，不需要該聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的固定螺絲。而且，聯(lián)軸器的材料可以為樹脂，可以在形成于該聯(lián)軸器上的圓孔的內(nèi)周側(cè)形成多個(gè)在軸方向延伸的突起，或者形成多個(gè)在與該圓孔連通的半徑方向上延伸的孔。
在上述特征中，最好設(shè)置一對滑動(dòng)圓柱，該一對滑動(dòng)圓柱從兩側(cè)夾住板狀的延伸部的中間、具有圓弧部，將該滑動(dòng)圓柱保持在缸上、在缸內(nèi)擺動(dòng)滑動(dòng)圓柱，使缸和活塞形成雙重圓筒，在該雙重圓筒之間形成形狀發(fā)生變化的泵室。
在上述特征中，通過偏心軸將活塞安裝在驅(qū)動(dòng)軸上，該活塞在外周的一部分上具有在外徑側(cè)延伸的板狀的葉片部，具有圓弧部的滑動(dòng)圓柱可以自由擺動(dòng)地保持該葉片部，上述驅(qū)動(dòng)軸最好使用不銹鋼、聯(lián)軸器使用PC樹脂或POM樹脂，活塞使用PS樹脂或PC樹脂，缸使用PBT樹脂，滑動(dòng)圓柱使用PPS樹脂或PBT樹脂。PC是聚碳酸酯、POM是聚縮醛、PS是聚苯乙烯、PPS是聚苯撐硫醚、PBT是聚丁烯對酞酸鹽。
另外，在上述特征中，最好在驅(qū)動(dòng)軸的端部安裝有補(bǔ)償活塞和偏心軸的偏心量的平衡錘，將遮住該平衡錘的外罩安裝在凸緣上，可以用POM樹脂形成該凸緣，使缸和活塞形成雙重圓筒，通過擺動(dòng)葉片部，使形成在該雙重圓筒間的泵室的容積發(fā)生變化、壓縮泵室內(nèi)的氣體。
另外，在上述特征中，可以在驅(qū)動(dòng)軸上形成橫軸剖面形狀為D字形的切口部，在偏心軸上形成對應(yīng)該D字形的孔，在形成于偏心軸上的D字形孔的內(nèi)面形成多個(gè)在軸方向延伸的突起，可以在缸上形成保持滑動(dòng)圓柱的保持部，在該保持部和雙重圓筒的附近，將吸入氣體的吸入流路和排出氣體的排出流路與擺動(dòng)的葉片部大致垂直地設(shè)置在缸上，在排出流路上安裝開關(guān)該排出流路的片狀的閥以及按壓該閥的排出閥壓板。而且，便攜式真空泵的外形為直徑小于等于30mm、長度小于等于70mm，重量小于等于250g，電動(dòng)機(jī)是輸出電壓為4～9V的干電池或者用二次電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，以4000～6000rpm驅(qū)動(dòng)真空泵時(shí)的總排氣速度最好在80mL/sec左右。
本發(fā)明的其他特征是一種自動(dòng)排尿處理裝置，其具有上述任何一種特征的便攜式真空泵，該真空泵的排氣速度為80mL/sec左右、重量小于等于250g。
根據(jù)本發(fā)明，由于可以使真空泵的構(gòu)成簡單化，因此真空泵形成小型化的同時(shí)便攜性提高。另外，用簡單的構(gòu)成提高各部分位置精度的同時(shí)，確實(shí)使靜止部與可動(dòng)部之間潤滑，因此，具有可移動(dòng)性的真空泵的可靠性提高。另外，由于位置精度提高，噪音的產(chǎn)生源減少，無論在適合使用排尿處理裝置的場合，還是在夜間或野外都可以使用。


圖1是表示本發(fā)明的便攜式真空泵的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)剖視圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是圖1所示的真空泵的轉(zhuǎn)子部的分解立體圖。
圖4是圖1所示的真空泵的聯(lián)軸器部的分解立體圖。
圖5是用于圖1所示的真空泵的驅(qū)動(dòng)軸部的分解立體圖。
圖6是用于圖1所示的真空泵的聯(lián)軸器部的側(cè)視圖。
圖7是用于圖1所示的真空泵的聯(lián)軸器的其他實(shí)施例的分解立體圖。
圖8是用于圖1所示的真空泵的驅(qū)動(dòng)軸部的端部的側(cè)視圖。
圖9是用于圖1所示的真空泵的排出閥壓板19的俯視圖和側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
以下利用附圖、就本發(fā)明的便攜式真空泵的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。本實(shí)施例所示的真空泵主要用于排尿處理裝置。圖1是表示真空泵的縱剖視圖，圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3是圖1所示的真空泵的主要部分的分解立體圖以及其B-B剖視圖，圖4是圖1所示的真空泵的軸端部的分解立體圖，圖5是用于圖1所示的真空泵的軸系的分解立體圖。
在便攜式真空泵1中，真空泵本體1a通過聯(lián)軸器21被連接在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2的一個(gè)側(cè)面。電動(dòng)機(jī)2以4000～7000rpm的旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動(dòng)真空泵本體1a。電動(dòng)機(jī)2的直徑為30mm左右、軸方向長度為35mm左右。電動(dòng)機(jī)2被4～9V左右的干電池或二次電池驅(qū)動(dòng)。
通過聯(lián)軸器21與旋轉(zhuǎn)軸2a連接的驅(qū)動(dòng)軸10的軸方向中間部與孔嵌合，該孔在圓柱形的偏心軸11的內(nèi)部偏心形成，使偏心軸11繞旋轉(zhuǎn)軸2a的周圍偏心運(yùn)動(dòng)。在偏心軸11的外周側(cè)嵌合有滾針軸承12。偏心軸11的軸方向左右兩側(cè)被球軸承15a、15b旋轉(zhuǎn)支撐。在與偏心軸11的馬達(dá)相反側(cè)的接觸面10f、即圖1的左端部上，以平衡錘接觸面10e為基準(zhǔn)、安裝有平衡錘13。平衡錘13被固定用具14保持在偏心軸11上。
為了防止涂抹在球軸承15a上的沒有圖示的潤滑劑飛散，該球軸承15a保持在圓筒狀的球軸承保持部5a上，在球軸承保持部5a的周圍安裝圓錐狀的潤滑劑儲存盤5b。同樣，在球軸承15b的保持部也安裝圓錐狀的潤滑劑儲存盤4f。在活塞3和偏心軸11之間使用滾針軸承12的情況下，形成將滾針軸承12的內(nèi)圈側(cè)向軸方向按壓、保持滾針軸承12的滾針軸承固定部11d。
驅(qū)動(dòng)軸10的平衡錘13側(cè)的部分被嵌合在凸緣5上的外罩6覆蓋。在缸4的一個(gè)側(cè)面4c上安裝有將該真空泵1安裝在排尿處理裝置上的安裝板4d。而且，缸4的電動(dòng)機(jī)2側(cè)的端部被形成為圓筒狀，收容聯(lián)軸器21、與形成在電動(dòng)機(jī)2上的嵌合部嵌合。這樣，電動(dòng)機(jī)2可以直接支撐缸4。對應(yīng)泵室4a部的缸的外周部被形成雙重，在該雙重部的電動(dòng)機(jī)2側(cè)的端部上安裝有保持電動(dòng)機(jī)2的外周的電動(dòng)機(jī)底座20。因此，缸4也通過電動(dòng)機(jī)底座20被保持在電動(dòng)機(jī)2上。
球軸承15b被保持在外殼一體型的缸4上，該缸4是一個(gè)側(cè)面、即圖1的左側(cè)的側(cè)面開放的雪人形的容器。另一方面，左側(cè)的球軸承15a被保持在形成在凸緣5上的球軸承保持部5a上。凸緣5是覆蓋缸4開放側(cè)的表面的板狀部件，將專用片17設(shè)置在與缸之間，與缸氣密地嵌合。專用片17是由PTFE制成的片，吸收由樹脂材料構(gòu)成的缸4、偏心軸11、以下將詳細(xì)說明的活塞3以及滑動(dòng)圓柱7a、7b的成型誤差以及組裝誤差。
由于缸4在專用片17上滑動(dòng)，因此專用片17使用富于滑動(dòng)性的材料。專用片17在缸4的滑動(dòng)時(shí)可以變形。在滾針軸承12的外徑側(cè)上安裝有活塞3，該活塞3具有滑環(huán)和從該滑環(huán)的周方向的一處向外方延伸形成的葉片3a。偏心軸11以及滾針軸承12被收容在缸4內(nèi)。
形成圓柱的一部分的滑動(dòng)圓柱7a、7b從左右夾住葉片3a的中間部。該滑動(dòng)圓柱7a、7b被保持在缸4的突起部上，該突起部具有與滑動(dòng)圓柱7a、7b的外形形狀一致的內(nèi)面形狀。葉片3a的前端部向形成在缸4的突起部的內(nèi)周面上的橢圓筒狀的空間突出?；钊?的下部形成為圓筒形狀，其外周面3b與形成為圓筒形的缸4下部的內(nèi)周面4a相對。并且，在活塞3和缸4之間，即使是最狹窄的地方也形成可以保持密封性的微小間隙?；钊?在缸4內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如果活塞3以一定的半徑進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則在缸4的內(nèi)周面4a與活塞3之間形成的月牙形的空間4b也隨之移動(dòng)。并且，氣體被從吸入流路8吸入，向排出流路9排出。
在缸4的滑動(dòng)圓柱7a、7b的保持部附近，在與驅(qū)動(dòng)軸10直交方向、沿水平方向形成吸入流路8和排出流路9。吸入流路8和排出流路9向泵室4b開口。在排出流路9上形成有閥座9b，排出閥9a抵接在該閥座9b上。排出閥9a是厚度為0.5mm的硅片。排出閥壓板19將排出閥9a壓在排出側(cè)的相反側(cè)。為了減少無用的體積(deadvolume)，安裝在排出流路9上的排出閥9a盡量設(shè)置在缸4的內(nèi)周面4a靠近葉片3a的位置。在本實(shí)施例中，在排出側(cè)的缸側(cè)面4c上形成直徑大于排出流路9的孔作為閥座9b。
排出閥壓板19的詳細(xì)情況如圖9所示。同圖(a)是正視圖，(b)是側(cè)視圖。排出閥壓板19是加工成圓棒進(jìn)行成形，即，在圓棒的中心部加工貫通孔19y，并且，將背面?zhèn)仍谳S方向形成只有排出閥跳角寬度19d的階梯形狀。在圖9中，階梯的一部分在高度方向被傾斜地切口。在圓棒的前側(cè)形成螺旋開槽19j，該螺旋開槽19j是在直徑方向切口的槽，直到軸方向的中間部形成有比貫通孔19y的直徑大的圓孔19x。在該圓孔19x的背面?zhèn)刃纬捎辛娇?9i，該六方孔19i是為了用六角扳手安裝該排出閥壓板19。排出閥壓板19的外徑19a為5.0mm。
在排出閥壓板19的背面?zhèn)刃纬捎信c排出閥壓板19的直徑大致相同的排出閥9a。排出閥9a是厚度為0.1mm的PTFE制的圓板片，與排出閥壓板19的形狀一致、只從上端到階梯部被排出閥壓板19壓住。因此，從階梯部到下部通過排出流路9的壓力向左右彎曲。在此，作為從上端部到階梯部的長度的閥壓板長度19b為1.15mm。作為階梯部的切口角度的閥開口角19c為45度。排出閥9a以切口部兩端的閥開口支點(diǎn)部19e、19f為支點(diǎn)彎曲。由于排出閥9a的下端側(cè)被閥開口支點(diǎn)部19f進(jìn)一步彎曲，因此，可以確保排出閥9a在彎曲時(shí)排出閥壓板19的前面?zhèn)扰c排出閥9a的背面?zhèn)冗B通的連通路。
即，由于在滑環(huán)的厚度19g部分的內(nèi)側(cè)確保了排氣口高度19h，該滑環(huán)的厚度19g部分通過形成在排出閥壓板19上的貫通孔19y而形成，因此，形成了從貫通孔19y與槽寬19k的螺旋開槽19j連通的流路。這樣，無論真空泵的安裝狀態(tài)如何，都可以使排出閥確實(shí)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，由于使階梯部形成傾斜地切口的形狀，因此降低了由于排出閥9a的開關(guān)產(chǎn)生的噪音。
如圖4所示的詳細(xì)情況，驅(qū)動(dòng)軸10與電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a通過聯(lián)軸器21被連接。聯(lián)軸器21形成為圓柱形，在電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a嵌合側(cè)形成圓孔21a。另一方面，驅(qū)動(dòng)軸10嵌合的一側(cè)形成有將圓的兩面切掉的模擬長方形的孔(方孔)21b。對應(yīng)該方孔21b，在驅(qū)動(dòng)軸10上形成具有相互平行的平面10b、10c的嵌條。在驅(qū)動(dòng)軸10的中心部形成電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸可以嵌合的圓孔10a。
在這樣構(gòu)成的真空泵1上，凸緣5和專用片17被氣密地安裝在缸4上，形成泵室4b。在缸4與凸緣5相對的面上形成突起4e，將凸緣5安裝在缸4上時(shí)，該突起4e變形、突起4e和專用片17緊貼著凸緣5。通過這樣提高了泵室4b的密封性。
旋轉(zhuǎn)軸2a一旦旋轉(zhuǎn)，則偏心軸11也進(jìn)行偏心運(yùn)動(dòng)，安裝在該偏心軸的外徑上的活塞3也進(jìn)行偏心運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，活塞3的葉片3a的運(yùn)動(dòng)被滑動(dòng)圓柱7a、7b限制，活塞3的自轉(zhuǎn)被阻止。另外，防止葉片3a自轉(zhuǎn)的滑動(dòng)圓柱7a、7b為了使葉片3a的運(yùn)動(dòng)圓滑，由滑動(dòng)性好的材料以及形狀(圓柱的一部分)形成。
在本實(shí)施例中，利用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸2a和圓孔21a之間的靜摩擦、將電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)軸10傳送。聯(lián)軸器21一旦旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)力被從形成在聯(lián)軸器21上的方孔21b向驅(qū)動(dòng)軸10的嵌條的平面10b、10c傳送，驅(qū)動(dòng)軸10旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)有的是用固定螺絲等將聯(lián)軸器21固定在軸10上，但是，本實(shí)施例中不使用固定螺絲等。其原因是如果使用固定螺絲等，則固定螺絲的重量作為不平衡負(fù)荷起作用，有可能發(fā)生振動(dòng)。由于不使用固定螺絲，因此使驅(qū)動(dòng)軸10和聯(lián)軸器21緊密嵌合。并且，由于也需要進(jìn)行驅(qū)動(dòng)軸10和聯(lián)軸器21的分解，因此聯(lián)軸器21使用PC(聚碳酸酯)等樹脂，形成輕量化和高摩擦系數(shù)化。
在本實(shí)施例中，由于上述原因使用聚碳酸酯的聯(lián)軸器21，但是樹脂制的聯(lián)軸器21很難達(dá)到與金屬制的相同的成型精度。為了防止由于成型誤差、電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a與驅(qū)動(dòng)軸10的同軸度紊亂，可以將電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a插入驅(qū)動(dòng)軸10的圓孔10a內(nèi)。這樣，可以降低高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)，該振動(dòng)由于電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a與驅(qū)動(dòng)軸10的軸心微妙地錯(cuò)位而引起，并且，可以防止機(jī)械效率的降低。另外，可以降低真空泵1的軸方向軸長，可以使真空泵1小型化。
另一方面，將聯(lián)軸器21安裝在電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a上時(shí)，也不使用固定螺絲，可以將聯(lián)軸器21從電動(dòng)機(jī)2上卸下。為此，在本實(shí)施例中，在聯(lián)軸器21的圓孔21a的內(nèi)周面上形成在軸方向延伸的、在圖6中進(jìn)行具體表示的突起21c。多個(gè)突起21c隔開間隔地形成在聯(lián)軸器21的內(nèi)周面的周方向上。圖6(a)是聯(lián)軸器21的單體側(cè)視圖、同圖(b)是將聯(lián)軸器21安裝電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a上狀態(tài)的剖視圖。由于將旋轉(zhuǎn)軸2a插入聯(lián)軸器21，因此，樹脂制的聯(lián)軸器21的突起21c發(fā)生彈性變形。
由于在聯(lián)軸器21的內(nèi)周面形成多個(gè)突起21c，因此電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩通過摩擦力被確實(shí)傳送到聯(lián)軸器21上。另外，由于突起21c的變形，保持了電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a的定位，即同心度。另外，由于突起21c的變形，也確保了轉(zhuǎn)矩傳送所需要的與電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a的接觸面積。突起21c的高度被設(shè)定成電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a被插入時(shí)、突起21c與旋轉(zhuǎn)軸2a之間沒有嵌合間隙的狀態(tài)。因此，即使圓孔21a的大小有一點(diǎn)不同、精度有偏差，或者，旋轉(zhuǎn)軸2a與聯(lián)軸器21的材質(zhì)不同、熱量變形上產(chǎn)生差異，由于突起21c與旋轉(zhuǎn)軸2a之間沒有間隙，因此，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩確實(shí)被傳送。
旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩被從聯(lián)軸器21的方孔21b的側(cè)面以及驅(qū)動(dòng)軸10的嵌條的平行平面10b、10c向驅(qū)動(dòng)軸10傳送。這些方孔21b和嵌條不僅進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的傳送，而且被利用于組裝時(shí)的定位。如果將嵌條的平面10b、10c對準(zhǔn)方孔21b的兩個(gè)側(cè)面，則可以將聯(lián)軸器21相對于驅(qū)動(dòng)軸10定位在水平方向和垂直方向上。另外，只要將嵌條插入聯(lián)軸器21的方孔21b，就可以自動(dòng)地進(jìn)行電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a與驅(qū)動(dòng)軸10的圓孔10a的定位。
圖7是表示聯(lián)軸器的其他實(shí)施例。在上述實(shí)施例中，用在軸方向上延伸的突起21c和嵌條將聯(lián)軸器21固定在旋轉(zhuǎn)軸2a和驅(qū)動(dòng)軸10上。在本實(shí)施例中，在聯(lián)軸器22上，將多個(gè)在半徑方向延伸的軟化孔22c形成在幾乎軸對稱的位置上。由于聯(lián)軸器22的材料是樹脂，因此在軟化孔22c的加工中、軟化孔22c的內(nèi)周面部在內(nèi)側(cè)塑性變形。通過該變形，一旦將旋轉(zhuǎn)軸2a插入圓孔22a，則圓孔22a的內(nèi)面被旋轉(zhuǎn)軸2a按壓擴(kuò)展，在周方向形成旋轉(zhuǎn)軸2a和聯(lián)軸器22之間沒有嵌合間隙的部分。驅(qū)動(dòng)軸10側(cè)形成槽22b代替模擬角槽，該槽22b延伸到對應(yīng)驅(qū)動(dòng)軸10的端部形狀的外周。即使通過這樣形成聯(lián)軸器22，也可以與上述實(shí)施例同樣地簡單地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸2a與驅(qū)動(dòng)軸10的定位，并且也可以對應(yīng)熱變形。
以下，利用圖3和圖5就泵部的作用進(jìn)行說明。在驅(qū)動(dòng)軸10的外周的一處形成切口面10d，形成剖面切頭圓形狀。由于在偏心軸11上形成與該切口面10d部上的剖面軸形狀相同的剖面形狀的孔(驅(qū)動(dòng)軸用孔)11a，因此，如果將驅(qū)動(dòng)軸10插入驅(qū)動(dòng)軸用的孔11a，則偏心軸11的周方向的位置被定位。一旦驅(qū)動(dòng)軸10旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩被從該切口面10d傳送到驅(qū)動(dòng)軸用的孔11a的平面11b上，偏心軸11旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，由于偏心軸11的軸心與驅(qū)動(dòng)軸10的軸心不同，因此，偏心軸11進(jìn)行偏心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
此時(shí)，由于偏心軸11與驅(qū)動(dòng)軸10之間的組裝誤差或間隙在偏心軸11上產(chǎn)生振動(dòng)，由于偏心軸11進(jìn)行偏心運(yùn)動(dòng)、因此振動(dòng)增加。其結(jié)果，引起效率降低以及缸4或活塞3上的滑動(dòng)面的摩擦或磨損。并且，由于磨損或熱變形引起真空泵1的壽命降低。為了避免這樣的問題，在本實(shí)施例中，使用PPS(聚苯撐硫醚)的偏心軸11。如果使用PPS制的偏心軸11，則由于重量輕、耐磨損性和耐熱性良好，在樹脂中熱膨脹率小，因此，可以長壽命地運(yùn)轉(zhuǎn)真空泵1。
由于偏心軸11的重量輕，因此可以降低偏心產(chǎn)生的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的不平衡力(離心力)?？梢越档推胶忮N13的質(zhì)量。這樣，可以使真空泵小型化。另外，在本實(shí)施方式中，雖然形成將驅(qū)動(dòng)軸10和偏心軸11嵌合的結(jié)構(gòu)，也可以通過插入成型進(jìn)行一體化。進(jìn)行插入成型時(shí)，將驅(qū)動(dòng)軸10定位在模具上、向該模具注入形成偏心軸的樹脂。如果使偏心軸11進(jìn)行插入成型，則可以保持與驅(qū)動(dòng)軸10的同心度，壓縮機(jī)的性能提高的同時(shí)，可以降低加工工時(shí)。
相反，驅(qū)動(dòng)軸10使用機(jī)械強(qiáng)度高的金屬材料。由于驅(qū)動(dòng)軸10是金屬制的，因此與樹脂制的偏心軸11的熱膨脹率不同。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于該熱膨脹差，偏心軸11容易在周方向上相對驅(qū)動(dòng)軸10移位。因此，在偏心軸11的平面11b上形成軸方向延伸的突起11c。圖8是表示形成在偏心軸11上的驅(qū)動(dòng)軸用孔11a部的輪廓圖。同圖(a)只是驅(qū)動(dòng)軸用孔11a部的輪廓、同圖(b)是插入驅(qū)動(dòng)軸10后狀態(tài)的剖視圖。
與以上說明的電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸2a與聯(lián)軸器21的情況相同，一旦將驅(qū)動(dòng)軸10插入驅(qū)動(dòng)軸用孔11a，則在軸方向延伸的突起11c進(jìn)行彈性變形或塑性變形，驅(qū)動(dòng)軸10與偏心軸11之間的間隙消失。并且，即使通過驅(qū)動(dòng)軸10進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的熱，驅(qū)動(dòng)軸10以及偏心軸11發(fā)生熱變形，由于突起11c的變形，驅(qū)動(dòng)軸10與偏心軸11之間總是被保持在沒有間隙的狀態(tài)。這樣，也可以防止偏心軸11相對驅(qū)動(dòng)軸10的周方向的相對移位。
在本實(shí)施例中，在剖面D形的平面11b部上形成三個(gè)在軸方向延伸的突起11c。另外，由于驅(qū)動(dòng)軸10的平面10d和偏心軸11的平面11b的軸方向長度長，因此，考慮到組裝性或分解性，使這些平面10d、11b向軸方向傾斜，其角度約為一度。這樣，由于可以阻止因驅(qū)動(dòng)軸10與偏心軸11之間的間隙引起的振動(dòng)，因此可以減輕平衡錘13的重量。
以下，就將上述小型的真空泵1用于自動(dòng)排尿處理裝置的情況進(jìn)行說明。從衛(wèi)生的角度要求自動(dòng)排尿處理裝置包括真空泵在內(nèi)的所有零件都必須進(jìn)行定期更換。為了使更換零件可以進(jìn)行再循環(huán)利用，使真空泵形成可以按照材料類別容易進(jìn)行分解的零件形狀。表1是表示容易進(jìn)行組裝以及分解的形狀和理想的材料的選擇結(jié)果。
表1


出于上述原因，驅(qū)動(dòng)軸10以及偏心軸11分別使用不銹鋼和PBT/PPS。活塞3是用PS/PC，該材料重量輕、耐熱性以及耐摩擦性高、具有耐藥性中的耐弱酸性以及耐弱堿性。這些材料成型性也強(qiáng)。
一旦使真空泵1運(yùn)轉(zhuǎn)，則真空泵1的各部進(jìn)行熱膨脹。因此，使缸4或偏心軸11、引導(dǎo)活塞3的葉片部3a的滑動(dòng)圓柱7a、7b的材質(zhì)大致相同，避免由于熱膨脹引起的應(yīng)力增加。在本實(shí)施例中，將這些零件的材料統(tǒng)一為PS(聚苯乙烯)。另外，在偏心軸11與驅(qū)動(dòng)軸10之間使用滾針軸承12來提高滑動(dòng)性的情況下，在偏心軸11上形成保持滾針軸承12的端面的滾針軸承保持部3c。
對應(yīng)將球軸承15a、15b保持在缸4的位置，在偏心軸11上形成將球軸承15a、15b的內(nèi)圈側(cè)向軸方向按壓的球軸承定位座墊11g、11h。該球軸承定位座墊11g、11h形成圓筒形狀，軸方向長度約為0.5mm。偏心軸11的軸方向的尺寸與活塞3和泵室4b的寬度大致相同。
選擇耐磨損性以及耐熱性高、具有耐弱酸性以及耐弱堿性、成型性強(qiáng)的材料用于缸4。缸4與活塞3進(jìn)行滑動(dòng)，因此考慮到活塞3材料的滑動(dòng)特性，使用具有與活塞3熱膨脹率程度相同的PPS(聚苯撐硫醚)或PBT(聚丁烯對酞酸鹽)。引導(dǎo)活塞3的葉片部3a的滑動(dòng)圓柱7a、7b選擇耐磨損性以及耐熱性高、并且熱膨脹率與活塞3的程度相同的材料。也考慮到成型性，在本實(shí)施例中選擇PPS或PBT。
凸緣5選擇成型性強(qiáng)、與活塞3或缸4的熱膨脹率程度相同的材料。即使達(dá)不到其他滑動(dòng)零件的程度，也需要一定程度的耐磨損性。因此，本實(shí)施例選擇了POM(聚縮醛)的同聚物?？紤]到成型性，電動(dòng)機(jī)底座20以及外罩6選擇了POM的共聚物。
真空泵的大小根據(jù)排出的尿量而確定。參照顯示各年代的尿流量(單位時(shí)間的排尿量)的調(diào)查結(jié)果的泌尿紀(jì)要33卷4號(1987年4月)521～526頁、得出成人的排出尿量。根據(jù)該文獻(xiàn)，年輕的成人(19～39歲)的最大尿流量為每秒28.2±4.6mL，該量大于其他任何年齡的量。因此，打進(jìn)富余將最大尿流量設(shè)定為40mL?？紤]到空氣卷入或其他損失，將真空泵的總排出速度設(shè)定為每秒70mL。因此，例如，如果缸的直徑為17.2mm、長度為13.6mm、活塞的直徑為14.0mm，則活塞1旋轉(zhuǎn)的排出量約為1.066mL，如果以每分鐘4300轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)真空泵，則可以每秒排尿76.4mL。假定有大約10％的損失，每秒約可排尿70mL。
在本實(shí)施例中，如上所述，確定了真空泵的各部尺寸以及旋轉(zhuǎn)速度，但是，如果滿足總排出速度為每秒70mL，則不同的尺寸和旋轉(zhuǎn)速度也可以。由于可以使真空泵小型化并且輕量化，因此，可以將與電動(dòng)機(jī)組合的真空泵裝置的外形形成直徑小于等于30mm、長度小于等于70mm，重量小于等于250g。這樣，可以使用包括太陽電池和燃料電池在內(nèi)的、具有4～9V左右的電壓的干電池或二次電池等的電源。
權(quán)利要求
1.一種便攜式真空泵，通過聯(lián)軸器連接電動(dòng)機(jī)和形成有泵室的真空泵，其特征在于，將支撐上述真空泵本體所具有的驅(qū)動(dòng)軸的一方的軸承保持在缸上，將另一方的軸承保持在氣密地安裝在該缸上的凸緣上，上述缸的電動(dòng)機(jī)側(cè)的端部收容上述聯(lián)軸器的同時(shí)、與上述電動(dòng)機(jī)的端部嵌合，上述電動(dòng)機(jī)支撐上述缸。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式真空泵，其特征在于，在聯(lián)軸器的一側(cè)形成圓孔，該圓孔與上述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸嵌合；在另一側(cè)形成模擬方孔，該模擬方孔與貫通上述缸內(nèi)的驅(qū)動(dòng)軸嵌合，在上述驅(qū)動(dòng)軸上形成與上述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸嵌合的孔，不需要該聯(lián)軸器與上述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的固定螺絲。
3.如權(quán)利要求2所述的便攜式真空泵，其特征在于，在上述驅(qū)動(dòng)軸上偏心地設(shè)置具有外形圓筒部的樹脂制的偏心軸，將在外周的一部分上具有板狀的延伸部的活塞安裝在該偏心軸的外周側(cè)，在上述驅(qū)動(dòng)軸與上述偏心軸的嵌合部、偏心軸的內(nèi)周側(cè)上形成多個(gè)在軸方向延伸的突起。
4.如權(quán)利要求2所述的便攜式真空泵，其特征在于，用樹脂作為聯(lián)軸器的材料，在形成在該聯(lián)軸器上的圓孔的內(nèi)周側(cè)形成多個(gè)在軸方向延伸的突起，或者形成多個(gè)在與該圓孔連通的半徑方向上延伸的孔。
5.一種便攜式真空泵，其特征在于，設(shè)置從兩側(cè)夾住上述板狀的延伸部的中間、具有圓弧部的一對滑動(dòng)圓柱，將該滑動(dòng)圓柱保持在缸上、在缸內(nèi)擺動(dòng)滑動(dòng)圓柱，將上述缸和上述活塞形成雙重圓筒，在該雙重圓筒之間形成形狀發(fā)生變化的泵室。
6.一種自動(dòng)排尿處理裝置，其特征在于，具有如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的便攜式真空泵的、排氣速度大于等于70mL/sec、重量小于等于250g的真空泵。
7.如權(quán)利要求1所述的便攜式真空泵，其特征在于，通過偏心軸將活塞安裝在上述驅(qū)動(dòng)軸上，該活塞在外周的一部分上具有在外徑側(cè)延伸的板狀的葉片部，具有圓弧部的滑動(dòng)圓柱可以自由擺動(dòng)地保持該葉片部，上述驅(qū)動(dòng)軸為不銹鋼、上述聯(lián)軸器為PC樹脂或POM樹脂，上述活塞為PS樹脂或PC樹脂，上述缸為PBT樹脂，上述滑動(dòng)圓柱為PPS樹脂或PBT樹脂，其中，PC是聚碳酸酯、POM是聚縮醛、PS是聚苯乙烯、PPS是聚苯撐硫醚、PBT聚丁烯對酞酸鹽。
8.如權(quán)利要求7所述的便攜式真空泵，其特征在于，在驅(qū)動(dòng)軸的端部安裝有補(bǔ)償活塞和偏心軸的偏心量的平衡錘，將遮住該平衡錘的外罩安裝在上述凸緣上，該凸緣為POM樹脂。
9.如權(quán)利要求7所述的便攜式真空泵，其特征在于，將上述缸和上述活塞形成雙重圓筒，通過擺動(dòng)上述葉片部，使形成在該雙重圓筒間的泵室的容積發(fā)生變化、壓縮泵室內(nèi)的氣體。
10.如權(quán)利要求7所述的便攜式真空泵，其特征在于，在驅(qū)動(dòng)軸上形成橫軸剖面形狀為D字形的切口部，在上述偏心軸上形成對應(yīng)該D字形的孔，在形成于偏心軸上的D字形孔的內(nèi)面形成多個(gè)在軸方向延伸的突起。
11.如權(quán)利要求7所述的便攜式真空泵，其特征在于，在缸上形成保持上述滑動(dòng)圓柱的保持部，在該保持部和雙重圓筒部的附近，將吸入氣體的吸入流路和排出氣體的排出流路與擺動(dòng)的葉片部大致垂直地設(shè)置在缸上，在排出流路上安裝開關(guān)該排出流路的片狀的閥以及按壓該閥的排出閥壓板。
12.如權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的便攜式真空泵，其特征在于，上述便攜式真空泵的外形為直徑小于等于30mm、長度小于等于70mm，重量小于等于250g，上述電動(dòng)機(jī)是輸出電壓為4～9V的干電池或者用二次電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，以4000～6000rpm驅(qū)動(dòng)該真空泵時(shí)的總排氣速度大于等于70mL/sec。
全文摘要
使真空泵小型化以及便攜化。在便攜式真空泵(1)中，電動(dòng)機(jī)(2)與形成泵室(4a)的真空泵本體(1a)通過聯(lián)軸器(21)被連接。真空泵本體具有驅(qū)動(dòng)軸(10)。支撐該驅(qū)動(dòng)軸的一方的軸承(15b)被保持在缸(4)上。另一方的軸承(15a)被保持在凸緣(5)上，凸緣(5)氣密地安裝在該缸上。缸的電動(dòng)機(jī)側(cè)的端部收容聯(lián)軸器的同時(shí)與電動(dòng)機(jī)的端部嵌合、電動(dòng)機(jī)支撐缸。
文檔編號F04C25/02GK1807894SQ20051008766
公開日2006年7月26日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月20日
發(fā)明者田添亙, 宮川良輔, 石塚義和, 田中哲也, 小豆畑喜芳, 衣目川勛 申請人:株式會社日立制作所