JP2002257071A - 渦流ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 羽根車の回転によって高められた流路内の圧
力を維持し、剥離流の発生を極力抑え、スムーズに流体
を送り出せるポンプを提供する。 【解決手段】第１ケーシング部材１０と第２ケーシング
部材２０とによって形成されたケーシング内に、羽根車
３０を回転可能に収納していると共に、第１ケーシング
部材１０に、流体の流入口１１並びに流入口１１を始点
として羽根車３０の羽根部３１に臨む位置に形成されて
流入口１１及び羽根部３１に連通する流入流路１２を設
け、また、第２ケーシング部材２０に、羽根部３１に臨
む位置に羽根部３１に連通する流出流路２２並びに流出
流路２２の終端部に連通する流出口２４を設け、流入口
１１から流入された流体を流出口２４から流出させる渦
流ポンプにおいて、流出口２４は、開放端口２５に向か
ってラッパ状に形成されていることを特徴とする渦流ポ
ンプとしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ケーシングの内
側に回転可能な羽根車を備え、その回転によって流体が
圧送されるポンプ、例えば自動車の燃料の送り出し等に
利用される渦流ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、この種のポンプは、図６ａ、６ｂに
示されている特開平２−２１５９９５号公報に記載のも
のが知られている。これによると、ケーシング１１０と
隔壁１２０とに挟まれた空間に羽根車１３０が回転自在
に設けられ、流出流路１１１の終端に流路拡大部１１
２、１１３及び開放端口１１４を備えた流出口１１５、
１１６が設けられている。

【０００３】すなわち、流路拡大部１１２、１１３を設
けて、流体が流出流路１１１の終端部で流れが変わる際
に流体の流出の勢いや流出抵抗を減少させて、騒音の発
生を抑えていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示の技術は、騒音の発生を抑えることはできて
も、流出口の流れが衝突する壁面側では乱流が生じ、反
対側の壁面側ではたくさんの小さな渦流が出来て剥離流
となり、圧力損失が非常に大きくなるという問題があっ
た。

【０００５】そこで、この発明は、羽根車の回転によっ
て高められた流路内の圧力の損失を少なくし、剥離流や
乱流の発生を極力抑え、スムーズに流体を送り出せるポ
ンプを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決する手段】上記目的を解決するため、請求
項１に係る発明は、第１ケーシング部材と第２ケーシン
グ部材とによって形成されたケーシング内に、羽根車を
回転可能に収納していると共に、第１ケーシング部材
に、流体の流入口並びに流入口を始点として羽根車の羽
根部に臨む位置に形成されて流入口及び羽根部に連通す
る流入流路を設け、また、第２ケーシング部材に、羽根
部に臨む位置に羽根部に連通する流出流路並びに流出流
路の終端部に連通する流出口を設け、流入口から流入さ
れた流体を流出口から流出する渦流ポンプにおいて、流
出口は、開口端に向かってラッパ状に形成されているこ
とを特徴とする渦流ポンプとしている。

【０００７】請求項１の発明によれば、流出流路の終端
部から流れ出た流体は、流出口のラッパ状に拡大して形
成された壁面に沿って流出されるので、ラッパ状部分の
渦流ポンプ外の流体も巻き込みながら流体が送り出され
て、流体のよどみや剥離流の発生を極力抑え、流路内の
圧力の損失を少なくし、スムーズに流体を送り出すこと
ができる。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
渦流ポンプにおいて、流出口は、羽根車の回転方向に形
成された前方壁面及び及びその反対方向に形成された後
方壁面が、第２ケーシング部材の羽根車の装着面に対し
て鋭角に形成されると共に、半径方向の壁面が、第２ケ
ーシング部材の羽根車の装着面に対して鉛直に形成され
ていることを特徴とする渦流ポンプとしている。

【０００９】請求項２の発明によれば、請求項１の効果
に加え、流出口が、羽根車の周方向に拡大して開口して
いるので、流出流路の終端部から流れ出た流体によるラ
ッパ状部分の流体を巻き込みやすくなり、さらに圧力損
失を受けずにスムーズに流出することが可能となる。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１または２
に記載の渦流ポンプにおいて、流出口は、後方壁面が、
開口端の外側に向けて凹曲面に形成されていることを特
徴とする渦流ポンプとしている。

【００１１】請求項３の発明によれば、請求項１または
２の効果に加え、後方壁面近傍の第２ケーシング部材外
側の流体が、湾曲した後方壁面に沿った誘導流の発生を
促進でき、これによって生じた流体が前方壁面に沿って
流出されるので、乱流や開口端近傍に剥離流の発生を抑
えることができる。

【００１２】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
のいずれかに記載の渦流ポンプにおいて、流出口は、前
方壁面が、流線形に形成されていることを特徴とする渦
流ポンプとしている。

【００１３】請求項４の発明によれば、請求項１ないし
３のいずれかの効果に加え、流線形の前方壁面に沿って
流体が流れでて、乱流や剥離流にならずスムーズに前方
壁面近傍から流出させ、抵抗、騒音がさらに低減され
る。

【００１４】請求項５に係る発明は、請求項１ないし４
に記載の渦流ポンプにおいて、流出口は、前方壁面が、
流出流路の終端部の終端壁面に滑らかに連続して形成さ
れていることを特徴とする渦流ポンプとしている。

【００１５】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
４のいずれかの効果に加え、流出流路から流出されずに
終端部近傍の羽根部から半径方向に向かって流出する流
体をも、終端壁面に滑らかに連続する前方壁面に沿って
流しやすくなり、剥離流や乱流の発生を抑えられる。

【００１６】請求項６に係る発明は、請求項１ないし５
のいずれかに記載の渦流ポンプにおいて、流出口は、開
口端近傍の内側に羽根車の半径方向に、流体が前方壁面
に沿って流れるように誘導棒が架設されていることを特
徴とする渦流ポンプとしている。

【００１７】請求項６の発明によれば、請求項１ないし
５のいずれかの効果に加え、誘導棒によって誘導流を誘
導棒の周りに積極的に発生させることができ、流出口内
の流体の流れをいっそうスムーズにしている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図面に基づいて
説明する。

【００１９】図１はこの発明に係る渦流ポンプの流出流
路開口付近の円周方向断面を示し、図２はこの発明に係
る渦流ポンプが車両の燃料ポンプに使用された場合を示
している。

【００２０】図２において、この燃料ポンプ１は、ポン
プ部２とモータ部３とから構成され、モータ部３は外郭
がケース５で覆われると共に、その一端にポンプ部２が
設けられ、他端に吐出口４が設けられている。ケース５
内には、ケース５に固定された固定子７の内側に回転軸
６に装着された回転子８が回転自在に配置されている。
ポンプ部２は、ロアケーシング（第１ケーシング部材）
１０とアッパケーシング（第２ケーシング部材）２０か
らなるケーシング内に、羽根車３０が回転自在に収納さ
れている。

【００２１】ロアケーシング１０は、図３ａ〜図３ｃに
示されており、その外側には、流体を流入させる流入口
１１が回転軸６方向に開口して設けられると共に、羽根
部３１に対向する内側には、流入口１１を始点として羽
根車３０の羽根部３１に臨む円周位置に、流入流路１２
が凹溝状に形成され、この流入流路１２が流入口１１及
び羽根部３１に連通している。さらに、ロアケーシング
１０の中央には回転軸６の一端を回転支持する凹部１３
が形成されている。また、流入流路１２は、一端が流入
口１１に連通し、そこを始点として羽根車３０の円周方
向に延び、他端が流入口１１にかかる前に、次第に流路
面積を狭めるとともに流路深さを浅くして締め切ってい
る。

【００２２】一方、アッパケーシング２０は、図４ａ〜
図４ｃに示されており、その内側には、羽根車３０を装
着面２１ａに当接して嵌め込む凹部２１と、その凹部２
１の羽根車３０に対向する上方面のうち羽根車３０の羽
根部３１に臨む位置には羽根部３１に連通して円周方向
に延在する流出流路２２と、中央に回転子８の回転軸６
が貫通する軸穴２６とが形成されている。また、流出流
路２２の終端部には、回転軸６方向に開口する流出口２
４が形成されている。また、アッパケーシング２０の外
側には、流出口２４の開放端口２５が形成され、この開
放端口２５の近傍には、開放端口２５を羽根車３０の半
径方向に縦断し、流体の流れを規制する誘導棒２７が架
設されており、ここでは誘導棒２７は、断面が流出口２
４の内側に向かって突出した半円状に形成され、図４ａ
〜４ｃに示すように、開放端口２５上端位置に設けられ
ている。流れ誘導棒２７の形状は、断面が円や楕円等の
他の曲面形状であっても構わないが、流体を誘導しやす
い形状にされる必要がある。

【００２３】流出流路２２は、上記の流入流路１２と略
同形状であり、一端が流出口２４に連通して羽根車３０
の円周方向に延び、他端が流出口２４にかかる前に、次
第に流路面積を狭めるとともに流路深さを浅くして締め
切り、この締め切り位置に対向して流出口２４が設けら
れている（図４ｃ参照）。

【００２４】流出口２４は、開放端口２５に向けて徐々
にその開口面積を拡大する、いわゆるラッパ状の形状を
なしている。すなわち、羽根車３０の周方向に沿って形
成された周方向壁面４０と、周方向と直行する半径方向
に沿って形成された半径方向壁面５０とによって形成さ
れる（図１参照）。

【００２５】周方向壁面４０は、羽根車３０の回転方向
の前方壁面４２とその反対方向の後方壁面４３とからな
り、前方壁面４２は流出流路２２の終端部に形成され終
端壁面２３から滑らかに連続して流線形状に形成されて
いる。

【００２６】終端壁面２３は、接線方向が羽根車３０の
装着面２１ａに対して鋭角である。また、前方壁面４２
と後方壁面４３とが、それぞれアッパケーシング２０の
羽根車３０の装着面２１ａに対して鋭角に形成されてい
る。

【００２７】終端壁面２３は、流出流路２２を締め切っ
て羽根部３１に微小な間隙を介して配置され、その接線
方向が羽根車３０の装着面２１ａに対して鋭角にされて
いるとともに、両側端は装着面２１ａに対して鉛直にさ
れた半径方向壁面５０（５１、５２）の下側に位置する
流出流路２２の側壁に挟まれている。

【００２８】前方壁面４２は、流出口２４の開放端口２
５に向かって凹曲面あるいは凸曲面又は凹曲面と凸曲面
とが組み合わされて、いずれも流線形状に形成されると
共に、その端部は滑らかに終端壁面２３から連続されて
いる。

【００２９】後方壁面４３は、前方壁面４２の反対側に
対向して形成される面で、その面は流出口２４の開放端
口２５に向かって凹曲面にされている。

【００３０】開放端口２５の、羽根車３０の半径方向の
幅は流出流路２２と略同じか幾分広くされているが、円
周方向の長さは流出流路２２の終端部の開口寸法より大
きく設定されている。

【００３１】ここで、ロアケーシング１０及びアッパケ
ーシング２０は、アルミ等のダイカストで成形されてい
るが、合成樹脂で成形されてもよく、所望の材質によっ
て夫々に応じた成形がなされている。なお、肉盗みを施
したりして、できるだけ全体の肉厚を薄く均一にするこ
とが好ましい。

【００３２】羽根車３０は、図５に示すように、アッパ
ケーシング２０に形成された凹部２１の内部に納まる大
きさの円盤状をなしていて、羽根車３０の装着面２１ａ
に当接させて組みつけられており、図１において右方向
に回転し、円盤部３３の外周に設けられた羽部３１の羽
根３２によって流体を回転方向へ移動させる。羽根３２
は、ここでは断面がく字状で回転方向に傾斜し、一定間
隔に並列されて前傾の歯車形状をなして配列されてい
る。また、円盤部３３の中央には係合段部３４を有する
孔３５があり、その孔３５に回転軸６が嵌入され、回転
軸６が係合段部３４に係合して、回転軸６と共に円盤部
３３は回転する。

【００３３】この羽根車３０は、例えばロストワックス
法によって成形されるが、抜型を考慮するなど材質や形
状にあった成形がなされるのは当然のことである。

【００３４】ロアケーシング１０とアッパケーシング２
０とは、内側に羽根車３０を収納して図示しない固定手
段で一体にされ、流体が漏れないように水密構造にされ
る。以下にこの発明のポンプの作用を説明する。

【００３５】図２において、この燃料ポンプ１は、例え
ば、ガソリンタンク内のガソリンの中に浸して置かれ、
モータ部３の回転子７が回転すると、ポンプ２に内蔵の
羽根車３０が軸６によって回転駆動され、流入口１１か
ら流入されたガソリンは吐出口４から吐出される。

【００３６】羽根車３０が回転すると流入口１１から吸
引されて流入した流体は、流入流路１２に入るととも
に、羽根３２と羽根３２の間に入り流体が羽根車３０の
回転によって渦流となりながら加圧され流出流路２２へ
送り出されていく。

【００３７】両側の流路１２及び２２へ送り出された流
体は、羽根車３０の回転によって羽根３２間入ったり、
再び流路１２又は２２に出されたりするなど、流入流路
１２と流出流路２２と羽根３２間とで流されながら渦流
となり昇圧され、流出口２４から流出される。すなわ
ち、流体、ここではガソリンは、羽根車３０によって移
動させられるとともに、羽根車３０の回転によって遠心
力がかかり、しかも羽根車３０の回転面の側方への回転
力が付与され渦流となり、流入流路１２、羽根３２及び
流出流路２２に衝突して昇圧されていく。

【００３８】そして、回転力を付与されながら送られる
流体が流入流路１２の締め切られた部分及び、流出流路
２２の終端部２３まで移動させられる。

【００３９】流入流路１２と羽根部３１と流出流路２２
とは連通されているので、この間の流体は相互に移動し
うる。そして、流入流路１２の終端部まで達した流体は
羽根部３１及び流出流路２２を介して流出口に到達す
る。

【００４０】流出流路２２の終端部まで移動した流体は
高圧のまま流出口２４に向けて送りだされ、終端壁面２
３に掬われるように流れ、さらに滑らかに連続した流線
形状の前方壁面４２上に沿って流出されて送り出され
る。

【００４１】この流出による流体の流れ（図１矢印Ａ参
照）が発生すると、その流れに引きずられるように、後
方壁面４３近傍にある流体は、図１に矢印Ｂで示すよう
に前方壁面４２側の流出流体の流れに誘導されて流出口
２４の凹状に湾曲した後方壁面４３に沿って、さらに前
方壁面４２側の流れに沿って流れるので、ポンプ部２か
らの流体は乱流の発生や圧力損失がなくスムーズに送り
出される。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明
は、流出口を構成する壁面が開放端口に向かって徐々に
拡大されたラッパ状をなし、流出口に入った流体がその
壁面に沿って流出され、流出口外部の流体をも巻き込み
ながら送り出されて流路の滞留や淀み、また乱流や剥離
流などで流体の流れが阻害されることなく流出すると共
に、流路内の圧力損失も生じにくい。

【００４３】したがって、羽根車の回転によって高めら
れた流路内の圧力を維持し、剥離流や乱流の発生を極力
抑え、スムーズに流体を送り出せるポンプを提供するこ
とができる。

【００４４】請求項２の発明は、流出口の壁面が周方向
に傾斜し、半径方向には拡大されていないので、流体の
流出方向が拡散しにくい上、ラッパ状壁面に沿って流体
を巻き込みやすくなりスムーズに流出し、圧力損失も回
避される。

【００４５】請求項３の発明は、流出口の後方壁面が開
放端口に向かって凹曲面を呈しているので、後方壁面の
近傍にある流体が流出口内部に流れ込む誘導流になりや
すく、乱流が抑えられ、よりスムーズに流体が流出され
る。

【００４６】請求項４の発明は、流出口の前方壁面が流
線形を呈しているので、流路が淀んだり、方向が変えら
れたりすることなくスムーズに流出される。

【００４７】請求項５の発明は、流出口内に流体の流れ
を規制し、周囲に誘導流を発生しやすくする誘導棒を架
設したので、後方壁面に沿って引き込まれる誘導流と前
方壁面の沿って流れ出る流路が乱れることなくスムーズ
に流出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アッパケーシングの流出口の周方向断面図であ
る。

【図２】本発明にかかるポンプを使用した燃料ポンプの
要部を断面した概略図である。

【図３】（ａ）ロアケーシングの平面図である。 （ｂ）ロアケーシングの横断面図である。 （ｃ）ロアケーシングの底面図である。

【図４】（ａ）アッパケーシングの平面図である。 （ｂ）アッパケーシングの横断面図である。 （ｃ）アッパケーシングの底面図である。

【図５】（１）羽根車の正面図である。 （２）羽根車の横断面図である。

【図６】（ａ）従来の図１と同様な流出口の断面図。 （ｂ）従来の図６（ａ）と同様な流出口の断面図。

【符号の説明】

１０ ロアケーシング １１ 流入口 １２ 流入流路 ２０ アッパケーシング ２１ａ 装着面 ２２ 流出流路 ２３ 終端壁面 ２４ 流出口 ２５ 開放端口 ２７ 誘導棒 ３０ 羽根車 ３１ 羽根部 ３２ 羽根 ４０ 周方向壁面 ４２ 前方壁面 ４３ 後方壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 尚太郎 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニックカンセイ株式会社内 Ｆターム(参考） 3H034 AA01 AA15 BB04 CC03 DD02 DD06 DD12 EE08 EE18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１ケーシング部材と第２ケーシング部材
   とによって形成されたケーシング内に、羽根車を回転可
   能に収納していると共に、前記第１ケーシング部材に、
   流体の流入口並びに該流入口を始点として前記羽根車の
   羽根部に臨む位置に形成されて前記流入口及び前記羽根
   部に連通する流入流路を設け、また、前記第２ケーシン
   グ部材に、前記羽根部に臨む位置に該羽根部に連通する
   流出流路並びに該流出流路の終端部に連通する流出口を
   設け、前記流入口から流入された前記流体を前記流出口
   から流出させる渦流ポンプにおいて、 前記流出口は、開放端口に向かってラッパ状に形成され
   ていることを特徴とする渦流ポンプ。
2. 【請求項２】請求項１において、前記流出口は、前記羽
   根車の回転方向に形成された前方壁面及びその反対方向
   に形成された後方壁面が、前記第２ケーシング部材の前
   記羽根車の装着面に対して鋭角に形成されていることを
   特徴とする渦流ポンプ。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記流出口
   は、前記後方壁面が、前記開放端口の外側に向けて凹曲
   面に形成されていることを特徴とする渦流ポンプ。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかにおいて、前
   記流出口は、前記前方壁面が、流線形に形成されている
   ことを特徴とする渦流ポンプ。
5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれかにおいて、前
   記流出口は、前記前方壁面が、前記流出流路の前記終端
   部の終端壁面に滑らかに連続して形成されていることを
   特徴とする渦流ポンプ。
6. 【請求項６】請求項１ないし５のいずれかにおいて、前
   記流出口は、前記開放端口近傍の内側に前記羽根車の半
   径方向に、前記流体が前記前方壁面に沿って流れるよう
   に規制する誘導棒が架設されていることを特徴とする渦
   流ポンプ。