JP2002332981A - 液体ポンプのインペラ - Google Patents
液体ポンプのインペラInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/18—Rotors
- F04D29/188—Rotors specially for regenerative pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 液体ポンプのインペラの形状を改善してポン
プ効率を向上させる。 【解決手段】 燃料ポンプ１のポンプ部Ｐに回転自在に
内装されるインペラ９を、円板体の外径部に周回り方向
に複数の貫通孔１０を軸方向を向いて穿設することで、
複数の羽根９ｂと外径側のリング状部９ｃとが形成され
たものに構成し、液体の流入部として液体を誘導する貫
通孔１０の径方向内側面１０ｃを、回転方向先側ほど内
径側に位置するように傾斜させて誘導面積を広く確保で
きるような構成とする。
プ効率を向上させる。 【解決手段】 燃料ポンプ１のポンプ部Ｐに回転自在に
内装されるインペラ９を、円板体の外径部に周回り方向
に複数の貫通孔１０を軸方向を向いて穿設することで、
複数の羽根９ｂと外径側のリング状部９ｃとが形成され
たものに構成し、液体の流入部として液体を誘導する貫
通孔１０の径方向内側面１０ｃを、回転方向先側ほど内
径側に位置するように傾斜させて誘導面積を広く確保で
きるような構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の燃料タンク
等に設けられ、液体を圧送するための液体ポンプのイン
ペラの技術分野に属するものである。
等に設けられ、液体を圧送するための液体ポンプのイン
ペラの技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種液体ポンプのなかには、
例えば燃料タンク内に配される燃料ポンプがあり、この
ようなものとしては、外径部に吸入口と排出口が形成さ
れたポンプ室にインペラを回転自在に内装し、該インペ
ラの回転に基づいて吸入口から吸入した燃料を排出口か
ら圧送する構成としたものが知られている。前記燃料ポ
ンプのインペラとしては、例えば図８に示すように、所
定の板厚を有した円板体（インペラ）１４の外周に、周
回り方向に略直交する方向（回転軸方向）を向く複数の
羽根１４ａと、これら隣接する羽根１４ａとのあいだの
羽根溝１４ｂとを、円板体１４の板厚方向中間部Ｍを基
準として両板面（両側面）側に互いに齟齬状となる関係
で形成したものがある。このものにおいて、羽根溝１４
ｂは内径側縁部が板面に達する傾斜面１４ｃとなってお
り、インペラ１４の回転に伴い流入口から流入される燃
料は傾斜面１４ｃの内径側から傾斜面１４ｃに沿うよう
にして外径側に流れ込み、ポンプ室を構成するインペラ
ケーシングに形成される流路用のリング状凹溝とのあい
だで渦流を形成しながら回転して、外径側に形成される
排出口から圧送されるようになっている（図８（Ａ）に
おける白抜き矢印）。このものにおいて、燃料の流れを
ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics：計算流体力
学）に基づいて解析してみると、回転方向後側面１４ｄ
に衝突する流れがあって衝撃損失があること、傾斜面１
４ｃの回転方向先側面１４ｅの後方に前記渦流とは別の
渦流が形成されキャビテーションを生じていること、イ
ンペラ１４の外径部の板厚方向中間部において淀みがあ
って逆流が生じていること等が判明し（図８（Ｂ）、
（Ｃ）参照）、これらがポンプ効率を低減させる要因と
なっている。そして、これら各現象は、渦流が羽根１４
ａの回転速度よりも遅れて流れるのに対し、インペラ１
４の羽根１４ａ（羽根面）の形状が、板厚方向（回転軸
方向）の面に対して平行な関係となっていること、羽根
１４ａの外径側縁部とインペラケーシングの内径側面と
が近接対向していることにより生じるものと考えられ
る。そこで、特表平９−５１１８１２号公報により教示
されるようなインペラが提唱されている。このものは、
図９（Ａ）に示すように、インペラ１５の羽根１５ａ
を、円板体の周回り方向に設けた複数の貫通孔１５ｂと
のあいだに形成されるものとし、前記貫通孔１５ｂの径
方向内側面１５ｃを、板厚方向中間部Ｍを基準として各
板面側ほど内径側に傾斜する傾斜面（内径側縁部が板面
に達する傾斜面）として燃料の流路とする一方、これら
複数の羽根１５ａの外径側にリング状部１５ｄが形成さ
れたものとなっている。さらにこのものでは、各羽根１
５ａを、円板体の回転軸に対して傾斜状、つまり円板体
の板厚方向中間部Ｍを基準として円板体の両板面側ほど
回転方向先側となるようそれぞれ傾斜状に形成して、渦
流と羽根１５ａ（貫通孔１５ｂ）との形状とを近似さ
せ、貫通孔１５ｂの回転方向後側面１５ｅに対する流れ
の衝突（衝撃損失）を低減させるようにしたものとなっ
ている。
例えば燃料タンク内に配される燃料ポンプがあり、この
ようなものとしては、外径部に吸入口と排出口が形成さ
れたポンプ室にインペラを回転自在に内装し、該インペ
ラの回転に基づいて吸入口から吸入した燃料を排出口か
ら圧送する構成としたものが知られている。前記燃料ポ
ンプのインペラとしては、例えば図８に示すように、所
定の板厚を有した円板体（インペラ）１４の外周に、周
回り方向に略直交する方向（回転軸方向）を向く複数の
羽根１４ａと、これら隣接する羽根１４ａとのあいだの
羽根溝１４ｂとを、円板体１４の板厚方向中間部Ｍを基
準として両板面（両側面）側に互いに齟齬状となる関係
で形成したものがある。このものにおいて、羽根溝１４
ｂは内径側縁部が板面に達する傾斜面１４ｃとなってお
り、インペラ１４の回転に伴い流入口から流入される燃
料は傾斜面１４ｃの内径側から傾斜面１４ｃに沿うよう
にして外径側に流れ込み、ポンプ室を構成するインペラ
ケーシングに形成される流路用のリング状凹溝とのあい
だで渦流を形成しながら回転して、外径側に形成される
排出口から圧送されるようになっている（図８（Ａ）に
おける白抜き矢印）。このものにおいて、燃料の流れを
ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics：計算流体力
学）に基づいて解析してみると、回転方向後側面１４ｄ
に衝突する流れがあって衝撃損失があること、傾斜面１
４ｃの回転方向先側面１４ｅの後方に前記渦流とは別の
渦流が形成されキャビテーションを生じていること、イ
ンペラ１４の外径部の板厚方向中間部において淀みがあ
って逆流が生じていること等が判明し（図８（Ｂ）、
（Ｃ）参照）、これらがポンプ効率を低減させる要因と
なっている。そして、これら各現象は、渦流が羽根１４
ａの回転速度よりも遅れて流れるのに対し、インペラ１
４の羽根１４ａ（羽根面）の形状が、板厚方向（回転軸
方向）の面に対して平行な関係となっていること、羽根
１４ａの外径側縁部とインペラケーシングの内径側面と
が近接対向していることにより生じるものと考えられ
る。そこで、特表平９−５１１８１２号公報により教示
されるようなインペラが提唱されている。このものは、
図９（Ａ）に示すように、インペラ１５の羽根１５ａ
を、円板体の周回り方向に設けた複数の貫通孔１５ｂと
のあいだに形成されるものとし、前記貫通孔１５ｂの径
方向内側面１５ｃを、板厚方向中間部Ｍを基準として各
板面側ほど内径側に傾斜する傾斜面（内径側縁部が板面
に達する傾斜面）として燃料の流路とする一方、これら
複数の羽根１５ａの外径側にリング状部１５ｄが形成さ
れたものとなっている。さらにこのものでは、各羽根１
５ａを、円板体の回転軸に対して傾斜状、つまり円板体
の板厚方向中間部Ｍを基準として円板体の両板面側ほど
回転方向先側となるようそれぞれ傾斜状に形成して、渦
流と羽根１５ａ（貫通孔１５ｂ）との形状とを近似さ
せ、貫通孔１５ｂの回転方向後側面１５ｅに対する流れ
の衝突（衝撃損失）を低減させるようにしたものとなっ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このものにおいて燃料
の流れを、前記の従来例と同様にＣＦＤに基づいて解析
すると、図９（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、インペラ１
５の外径部における淀みによる逆流が低減されているこ
と、燃料の羽根１５ａに対する衝突、つまり貫通孔１５
ｂの回転方向先後側各面１５ｆ、１５ｅに対する衝突が
低減されていること、主となる渦流が貫通孔１５ｂの径
方向内側面１５ｃに略沿うような状態でスムースに形成
されていること等が判明し、ポンプ効率の改善が計られ
ていると考えられる。しかるに、前記各図面に示される
ように、燃料の流れは、径方向内側面１５ｃに案内され
て外径側に流れる主となる渦流とは別に、羽根溝１５ｂ
の回転方向先側面１５ｆの後方において小さな渦流が形
成している他、回転方向先後側各面１５ｆ、１５ｅに衝
突する流れも存在している。このため、前記従来例と同
様に、キャビテーションの発生や衝撃損失が依然として
生じており、これらがポンプ効率を低下させる要因とな
っていることが考えられる。一方、近年、燃料ポンプの
高出力化が望まれると同時に、コンパクト化が強く望ま
れており、このためには、さらなるポンプ効率の向上を
計る必要があり、ここに本発明が解決しようとする課題
があった。
の流れを、前記の従来例と同様にＣＦＤに基づいて解析
すると、図９（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、インペラ１
５の外径部における淀みによる逆流が低減されているこ
と、燃料の羽根１５ａに対する衝突、つまり貫通孔１５
ｂの回転方向先後側各面１５ｆ、１５ｅに対する衝突が
低減されていること、主となる渦流が貫通孔１５ｂの径
方向内側面１５ｃに略沿うような状態でスムースに形成
されていること等が判明し、ポンプ効率の改善が計られ
ていると考えられる。しかるに、前記各図面に示される
ように、燃料の流れは、径方向内側面１５ｃに案内され
て外径側に流れる主となる渦流とは別に、羽根溝１５ｂ
の回転方向先側面１５ｆの後方において小さな渦流が形
成している他、回転方向先後側各面１５ｆ、１５ｅに衝
突する流れも存在している。このため、前記従来例と同
様に、キャビテーションの発生や衝撃損失が依然として
生じており、これらがポンプ効率を低下させる要因とな
っていることが考えられる。一方、近年、燃料ポンプの
高出力化が望まれると同時に、コンパクト化が強く望ま
れており、このためには、さらなるポンプ効率の向上を
計る必要があり、ここに本発明が解決しようとする課題
があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、吸入口と排出口が形成されたポ
ンプ室に内装され、吸入口から吸入した液体を排出口か
ら圧送するよう回転するインペラを、円板体の外周に、
板厚方向に貫通する貫通孔を周回り方向に複数形成し
て、隣接する貫通孔間を羽根とし、かつ、前記各貫通孔
の径方向内側面を、板厚方向中間部を基準として各板面
側ほど内径側に位置する傾斜面として、液体を板厚方向
中間部側に誘導するにあたり、前記径方向内側面を、回
転方向先側ほど内径側に位置するよう傾斜させて液体の
誘導面積を広く確保したものである。そして、このよう
にすることにより、液体の流入部となる貫通孔の径方向
内側面の面積が拡大され、主となる渦流の流量が多くな
ってポンプ効率が向上する。このものにおいて、本発明
の各貫通孔の径方向外側面は、回転方向先側ほど内径側
に位置するように傾斜しているものとすることができ
る。また、このものにおいて、本発明の各貫通孔の径方
向外側面は、板厚方向中間部を基準として各板面側ほど
貫通孔の外径側にそれぞれ傾斜しているものとすること
ができる。さらにこのものにおいて、本発明のポンプ室
には、羽根形成部位に対向して流路用のリング状凹溝が
形成されるものとし、該リング状凹溝の内径側縁部は貫
通孔の回転方向先側面に対向し、外径側縁部は貫通孔の
回転方向後側面に対向して形成されているものとするこ
とができる。またこのものにおいて、本発明の貫通孔の
回転方向先後側各面は、板厚方向中間部を基準として円
板体の各板面側ほど回転方向先側にそれぞれ傾斜する傾
斜面に形成されているものとすることができる。さらに
このものにおいて、本発明の各貫通孔の回転方向先後側
各面は、インペラの径線に対し外径側ほど回転方向先側
に位置するよう傾斜しているものとすることができる。
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、吸入口と排出口が形成されたポ
ンプ室に内装され、吸入口から吸入した液体を排出口か
ら圧送するよう回転するインペラを、円板体の外周に、
板厚方向に貫通する貫通孔を周回り方向に複数形成し
て、隣接する貫通孔間を羽根とし、かつ、前記各貫通孔
の径方向内側面を、板厚方向中間部を基準として各板面
側ほど内径側に位置する傾斜面として、液体を板厚方向
中間部側に誘導するにあたり、前記径方向内側面を、回
転方向先側ほど内径側に位置するよう傾斜させて液体の
誘導面積を広く確保したものである。そして、このよう
にすることにより、液体の流入部となる貫通孔の径方向
内側面の面積が拡大され、主となる渦流の流量が多くな
ってポンプ効率が向上する。このものにおいて、本発明
の各貫通孔の径方向外側面は、回転方向先側ほど内径側
に位置するように傾斜しているものとすることができ
る。また、このものにおいて、本発明の各貫通孔の径方
向外側面は、板厚方向中間部を基準として各板面側ほど
貫通孔の外径側にそれぞれ傾斜しているものとすること
ができる。さらにこのものにおいて、本発明のポンプ室
には、羽根形成部位に対向して流路用のリング状凹溝が
形成されるものとし、該リング状凹溝の内径側縁部は貫
通孔の回転方向先側面に対向し、外径側縁部は貫通孔の
回転方向後側面に対向して形成されているものとするこ
とができる。またこのものにおいて、本発明の貫通孔の
回転方向先後側各面は、板厚方向中間部を基準として円
板体の各板面側ほど回転方向先側にそれぞれ傾斜する傾
斜面に形成されているものとすることができる。さらに
このものにおいて、本発明の各貫通孔の回転方向先後側
各面は、インペラの径線に対し外径側ほど回転方向先側
に位置するよう傾斜しているものとすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第一の実施の形態
を図１〜図６に示す図面に基づいて説明する。図面にお
いて、１は燃料タンク内に配される燃料ポンプであっ
て、該燃料ポンプ１は、筒状のケーシング２の一端側に
モータ部Ｍが構成され、他端側にポンプ部Ｐが構成され
ている。前記モータ部Ｍのモータ軸３は、ケーシング２
一端側の筒端を覆蓋するように配されるブラケット（図
示せず）と、ケ−シング２他端側の筒端を覆蓋するよう
に配されるポンプケーシング４とに回動自在に軸承され
ている。尚、５はモータ軸３に一体的に外嵌されるアー
マチュアコア、６はケーシング内周面に固着される永久
磁石である。
を図１〜図６に示す図面に基づいて説明する。図面にお
いて、１は燃料タンク内に配される燃料ポンプであっ
て、該燃料ポンプ１は、筒状のケーシング２の一端側に
モータ部Ｍが構成され、他端側にポンプ部Ｐが構成され
ている。前記モータ部Ｍのモータ軸３は、ケーシング２
一端側の筒端を覆蓋するように配されるブラケット（図
示せず）と、ケ−シング２他端側の筒端を覆蓋するよう
に配されるポンプケーシング４とに回動自在に軸承され
ている。尚、５はモータ軸３に一体的に外嵌されるアー
マチュアコア、６はケーシング内周面に固着される永久
磁石である。
【０００６】前記ポンプケーシング４は本発明のポンプ
室を構成しているが、モータ軸３の軸方向に並列する一
対の第一、第二プレート７、８により構成されている。
そして、モータ軸他端部３ａは、内側に位置する第一プ
レート７の貫通孔７ａを貫通し、外側に位置する第二プ
レート８の軸受部８ａに軸受８ｂを介して軸承される構
成となっている。前記第一、第二プレート７、８の対向
間には、第二プレート８側に凹部８ｃを形成することで
所定間隙が形成されており、該間隙に、モータ軸他端部
３ａに回り止め状に外嵌固定されたインペラ９が内装さ
れている。そして、第一プレート７のインペラ９外周部
に対向する部位には軸方向に凹設される状態でリング状
凹溝７ｂが形成される一方、第二プレート８の凹部８ｃ
外径側、つまりインペラ９外周部に対向する部位には、
第一プレートリング状凹溝７ｂと対向する状態で軸方向
反対方向に凹設されたリング状凹溝８ｄが形成されてい
る。これら各リング状凹溝７ｂ、８ｄは、後述する寸法
で形成され、インペラ９によるポンプ作動がなされたと
き、インペラ９に形成される貫通孔１０とともに燃料流
路となるように設定されている。さらに、第一、第二プ
レート７、８には、前記各凹溝部７ｂ、８ｄに連通する
状態で排出口７ｃ、吸入口８ｅが開設されており、モー
タ軸３の回転駆動に伴うインペラ９の回転に基づいて、
燃料は第二プレート吸入口８ｅから吸入され、第一プレ
ート排出口７ｃからモータ部Ｍ側に圧送、排出される設
定となっている。
室を構成しているが、モータ軸３の軸方向に並列する一
対の第一、第二プレート７、８により構成されている。
そして、モータ軸他端部３ａは、内側に位置する第一プ
レート７の貫通孔７ａを貫通し、外側に位置する第二プ
レート８の軸受部８ａに軸受８ｂを介して軸承される構
成となっている。前記第一、第二プレート７、８の対向
間には、第二プレート８側に凹部８ｃを形成することで
所定間隙が形成されており、該間隙に、モータ軸他端部
３ａに回り止め状に外嵌固定されたインペラ９が内装さ
れている。そして、第一プレート７のインペラ９外周部
に対向する部位には軸方向に凹設される状態でリング状
凹溝７ｂが形成される一方、第二プレート８の凹部８ｃ
外径側、つまりインペラ９外周部に対向する部位には、
第一プレートリング状凹溝７ｂと対向する状態で軸方向
反対方向に凹設されたリング状凹溝８ｄが形成されてい
る。これら各リング状凹溝７ｂ、８ｄは、後述する寸法
で形成され、インペラ９によるポンプ作動がなされたと
き、インペラ９に形成される貫通孔１０とともに燃料流
路となるように設定されている。さらに、第一、第二プ
レート７、８には、前記各凹溝部７ｂ、８ｄに連通する
状態で排出口７ｃ、吸入口８ｅが開設されており、モー
タ軸３の回転駆動に伴うインペラ９の回転に基づいて、
燃料は第二プレート吸入口８ｅから吸入され、第一プレ
ート排出口７ｃからモータ部Ｍ側に圧送、排出される設
定となっている。
【０００７】前記インペラ９は、所定の板厚Ｓに設定さ
れた円板状の板体（円板体）の中央部にモータ軸３に回
り止め状に外嵌するためのモータ軸用貫通孔９ａが形成
されている。また、インペラ９の外径部である前記第
一、第二プレート凹溝部７ｂ、８ｄと対向する部位に
は、板厚方向に貫通する燃料流路用の貫通孔１０が、周
回り方向に並列する状態で複数形成されており、これに
よって、インペラ９の外径部には、隣接する貫通孔１０
とのあいだに周回り方向に並列する複数の羽根９ｂが形
成され、さらにこれら羽根９ａの外径側において周回り
方向に一体化されたリング状部９ｃが形成されている。
れた円板状の板体（円板体）の中央部にモータ軸３に回
り止め状に外嵌するためのモータ軸用貫通孔９ａが形成
されている。また、インペラ９の外径部である前記第
一、第二プレート凹溝部７ｂ、８ｄと対向する部位に
は、板厚方向に貫通する燃料流路用の貫通孔１０が、周
回り方向に並列する状態で複数形成されており、これに
よって、インペラ９の外径部には、隣接する貫通孔１０
とのあいだに周回り方向に並列する複数の羽根９ｂが形
成され、さらにこれら羽根９ａの外径側において周回り
方向に一体化されたリング状部９ｃが形成されている。
【０００８】さて、燃料の流路となるインペラ９の貫通
孔１０は、回転方向に対向する回転方向先後側各面１０
ａ、１０ｂと、径方向に対向する径方向内外側面１０
ｃ、１０ｄとの四周面で囲まれて、軸方向を向く貫通状
の孔に構成されている。そして、前記回転方向先行側面
１０ａ、１０ｂは、板厚方向中間部Ｍ（板厚Ｓの中央部
位であって、Ｓ／２部位）を基準として、円板体の各板
面側（円板体の両側面側）ほど回転方向先側にそれぞれ
傾斜して、前記中間部Ｍを鋭角状の溝部とするＶ字状の
面になっている。さらに、このようにＶ字状に形成され
た回転方向先後側各面１０ａ、１０ｂは、インペラ９の
径線Ｒに対し外径側ほど回転方向先側に位置するよう、
角度αを存する状態で傾斜して形成されている。尚、本
実施の形態における回転方向先後側各面１０ａ、１０ｂ
は、径線Ｒに対する傾斜角度αがそれぞれ異なった角度
で形成されているが、該角度は、用途や燃料の種類等の
諸条件に対応して適宜角度を設定することができる。
孔１０は、回転方向に対向する回転方向先後側各面１０
ａ、１０ｂと、径方向に対向する径方向内外側面１０
ｃ、１０ｄとの四周面で囲まれて、軸方向を向く貫通状
の孔に構成されている。そして、前記回転方向先行側面
１０ａ、１０ｂは、板厚方向中間部Ｍ（板厚Ｓの中央部
位であって、Ｓ／２部位）を基準として、円板体の各板
面側（円板体の両側面側）ほど回転方向先側にそれぞれ
傾斜して、前記中間部Ｍを鋭角状の溝部とするＶ字状の
面になっている。さらに、このようにＶ字状に形成され
た回転方向先後側各面１０ａ、１０ｂは、インペラ９の
径線Ｒに対し外径側ほど回転方向先側に位置するよう、
角度αを存する状態で傾斜して形成されている。尚、本
実施の形態における回転方向先後側各面１０ａ、１０ｂ
は、径線Ｒに対する傾斜角度αがそれぞれ異なった角度
で形成されているが、該角度は、用途や燃料の種類等の
諸条件に対応して適宜角度を設定することができる。
【０００９】また、貫通孔１０の径方向内外側各面１０
ｃ、１０ｄは、前述したように燃料の流入部、排出部と
なる部位であるが、これら各面１０ｃ、１０ｄは、板厚
方向中間部Ｍ（板厚Ｓの中央部位であって、Ｓ／２部
位）を基準として、円板体の各板面側ほど貫通孔１０の
外側となるようそれぞれ傾斜して形成されている。因み
に、径方向内側面１０ｃの傾斜面は燃料の流入部であっ
て燃料を誘導する面となるが、該内側面１０ｃは従来の
もののように湾曲状の傾斜面に形成され、外側面１０ｄ
は直線状の傾斜面となっている。さらに、これら各面１
０ｃ、１０ｄは、回転方向先側ほど内径側に位置するよ
う、接線Ｇに対して角度βを存して傾斜状に形成されて
いる。これによって、径方向内外側各面１０ｃ、１０ｄ
は燃料流入、排出方向に向けて延出するように面積が増
大するように設定されている。尚、本実施の形態におけ
る径方向内外側各面１０ｃ、１０ｄは、接線Ｇに対する
傾斜角度βがそれぞれ異なった角度で形成されている
が、前記径方向先後側各面１０ｃ、１０ｂと同様に、用
途や燃料の種類等の諸条件に対応して適宜角度を設定す
ることができる。
ｃ、１０ｄは、前述したように燃料の流入部、排出部と
なる部位であるが、これら各面１０ｃ、１０ｄは、板厚
方向中間部Ｍ（板厚Ｓの中央部位であって、Ｓ／２部
位）を基準として、円板体の各板面側ほど貫通孔１０の
外側となるようそれぞれ傾斜して形成されている。因み
に、径方向内側面１０ｃの傾斜面は燃料の流入部であっ
て燃料を誘導する面となるが、該内側面１０ｃは従来の
もののように湾曲状の傾斜面に形成され、外側面１０ｄ
は直線状の傾斜面となっている。さらに、これら各面１
０ｃ、１０ｄは、回転方向先側ほど内径側に位置するよ
う、接線Ｇに対して角度βを存して傾斜状に形成されて
いる。これによって、径方向内外側各面１０ｃ、１０ｄ
は燃料流入、排出方向に向けて延出するように面積が増
大するように設定されている。尚、本実施の形態におけ
る径方向内外側各面１０ｃ、１０ｄは、接線Ｇに対する
傾斜角度βがそれぞれ異なった角度で形成されている
が、前記径方向先後側各面１０ｃ、１０ｂと同様に、用
途や燃料の種類等の諸条件に対応して適宜角度を設定す
ることができる。
【００１０】また、前記第一、第二プレート７、８に形
成されるリング状凹溝７ｂ、８ｄは、内径側縁部は貫通
孔１０の回転方向先側面１０ａの内径側縁に対向して寸
法設定され、外径側縁部は貫通孔１０の回転方向後側面
１０ｂの外径側円に対向して寸法設定されて形成されて
いる。これによって、各リング状凹溝７ｂ、８ｄは、貫
通孔１０と対向したとき、径方向内外側面１０ｃ、１０
ｄに対して位置ズレしており、流路に段差部が形成され
る状態となるが、図６（Ａ）に示すように、流入部とな
る貫通孔１０の回転方向先側の内径側、そして排出部と
なる貫通孔１０の回転方向後側の外径側においては、そ
れぞれ径方向内側面１０ｃとリング状凹溝７ｂ、８ｄ、
径方向外側面１０ｄとリング状凹溝７ｂ、８ｄとに段差
部が形成されないように設定されている。
成されるリング状凹溝７ｂ、８ｄは、内径側縁部は貫通
孔１０の回転方向先側面１０ａの内径側縁に対向して寸
法設定され、外径側縁部は貫通孔１０の回転方向後側面
１０ｂの外径側円に対向して寸法設定されて形成されて
いる。これによって、各リング状凹溝７ｂ、８ｄは、貫
通孔１０と対向したとき、径方向内外側面１０ｃ、１０
ｄに対して位置ズレしており、流路に段差部が形成され
る状態となるが、図６（Ａ）に示すように、流入部とな
る貫通孔１０の回転方向先側の内径側、そして排出部と
なる貫通孔１０の回転方向後側の外径側においては、そ
れぞれ径方向内側面１０ｃとリング状凹溝７ｂ、８ｄ、
径方向外側面１０ｄとリング状凹溝７ｂ、８ｄとに段差
部が形成されないように設定されている。
【００１１】つぎに、このように形成されたインペラ９
において、モータ軸３が回転駆動してインペラ９が矢印
Ｌ方向に回転した場合の流れの状態を、ＣＦＤを用いた
解析に基づき、図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
因みに、インペラ９は矢印Ｌ方向に回転するように設定
されており、該Ｌ方向に羽根９ｂが回転することによ
り、燃料は、第二プレート流入口８ｅから吸入され、貫
通孔１０と前記第一、第二プレート凹溝部７ｂ、８ｄと
で形成される流路となる空間を渦流となって回転方向後
方に流れ、第一プレート排出口７ｃからモータ部Ｍ側に
排出されるように設定されている。
において、モータ軸３が回転駆動してインペラ９が矢印
Ｌ方向に回転した場合の流れの状態を、ＣＦＤを用いた
解析に基づき、図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
因みに、インペラ９は矢印Ｌ方向に回転するように設定
されており、該Ｌ方向に羽根９ｂが回転することによ
り、燃料は、第二プレート流入口８ｅから吸入され、貫
通孔１０と前記第一、第二プレート凹溝部７ｂ、８ｄと
で形成される流路となる空間を渦流となって回転方向後
方に流れ、第一プレート排出口７ｃからモータ部Ｍ側に
排出されるように設定されている。
【００１２】図４（Ａ）、（Ｂ）は、貫通孔１０におけ
る燃料の流れが示されており、燃料は、貫通孔１０の径
方向内側面１０ｃの内径側でかつ回転方向先側の部位か
ら流入し、径方向外側面１０ｄにおける板厚方向中間部
Ｍ側でかつ回転方向後側の部位に向けて流れており、羽
根９ｂに沿うような状態となっている。そして主となる
渦流の他に小さな渦流は形成していない。これは、貫通
孔１０の回転方向先後側各面１０ａ、１０ｂが、それぞ
れ板厚方向中間部Ｍを基準として板面側ほど回転方向先
側に位置する形状となっていて、貫通孔１０形状と渦流
形状とが近似したことによることは勿論であるが、さら
に、燃料の流入部、排出部となる径方向内外側各面１０
ｃ、１０ｄが回転方向先側ほど内径側に位置するよう傾
斜して形成されることにより、これら各面１０ｃ、１０
ｄの面積が前記従来のものに比して広く確保されている
ことによるものと考えられる。つまり、燃料は、前述し
たように、貫通孔１０の径方向内側面１０ｃの内径側で
かつ回転方向先側の部位から流入し、径方向外側面１０
ｄにおける板厚方向中間部Ｍ側でかつ回転方向後側の部
位に向けて流れるものが主渦流となる。このため、ポン
プ効率を向上させるためには該主渦流の流量を多くなる
ようにすることが要件となる。これに対し、本実施の形
態のものでは、主渦流を形成するべく燃料を誘導する径
方向内側面１０ｃが広い面積を確保したものに形成され
ているため、燃料が主渦流を形成する流れに集中しやす
くなり、該渦流の他に渦流ができてしまうようなことが
防止されると考えられる。
る燃料の流れが示されており、燃料は、貫通孔１０の径
方向内側面１０ｃの内径側でかつ回転方向先側の部位か
ら流入し、径方向外側面１０ｄにおける板厚方向中間部
Ｍ側でかつ回転方向後側の部位に向けて流れており、羽
根９ｂに沿うような状態となっている。そして主となる
渦流の他に小さな渦流は形成していない。これは、貫通
孔１０の回転方向先後側各面１０ａ、１０ｂが、それぞ
れ板厚方向中間部Ｍを基準として板面側ほど回転方向先
側に位置する形状となっていて、貫通孔１０形状と渦流
形状とが近似したことによることは勿論であるが、さら
に、燃料の流入部、排出部となる径方向内外側各面１０
ｃ、１０ｄが回転方向先側ほど内径側に位置するよう傾
斜して形成されることにより、これら各面１０ｃ、１０
ｄの面積が前記従来のものに比して広く確保されている
ことによるものと考えられる。つまり、燃料は、前述し
たように、貫通孔１０の径方向内側面１０ｃの内径側で
かつ回転方向先側の部位から流入し、径方向外側面１０
ｄにおける板厚方向中間部Ｍ側でかつ回転方向後側の部
位に向けて流れるものが主渦流となる。このため、ポン
プ効率を向上させるためには該主渦流の流量を多くなる
ようにすることが要件となる。これに対し、本実施の形
態のものでは、主渦流を形成するべく燃料を誘導する径
方向内側面１０ｃが広い面積を確保したものに形成され
ているため、燃料が主渦流を形成する流れに集中しやす
くなり、該渦流の他に渦流ができてしまうようなことが
防止されると考えられる。
【００１３】このとき、インペラ貫通孔１０とポンプケ
ーシング４の各リング状凹溝７ｂ、８ｄとは、前述した
ように、流入部となる貫通孔１０の回転方向先側の内径
側、そして排出部となる貫通孔１０の回転方向後側の外
径側以外の部位においては段差部が形成されない状態と
なっている。従って、段差部が形成される部位側への流
れには衝撃損失が生じることになるが、液体が流入、排
出する部位（流入部、排出部）においては段差部が形成
されることがなく、これによって、主となる渦流の流れ
の側に多くの燃料が誘導されることになって、さらなる
流れの集中化が計れると考えられる。
ーシング４の各リング状凹溝７ｂ、８ｄとは、前述した
ように、流入部となる貫通孔１０の回転方向先側の内径
側、そして排出部となる貫通孔１０の回転方向後側の外
径側以外の部位においては段差部が形成されない状態と
なっている。従って、段差部が形成される部位側への流
れには衝撃損失が生じることになるが、液体が流入、排
出する部位（流入部、排出部）においては段差部が形成
されることがなく、これによって、主となる渦流の流れ
の側に多くの燃料が誘導されることになって、さらなる
流れの集中化が計れると考えられる。
【００１４】因みに、本第一の実施の形態の燃料ポンプ
１を、図８、９に示す従来のインペラを備えた燃料ポン
プとの比較をするため、それぞれのポンプ効率を同条件
下において測定した。その結果、図８のインペラ１４を
用いた燃料ポンプではポンプ効率１９．３％、図９のイ
ンペラ１５を用いた燃料ポンプではポンプ効率３６．１
％、そして、本第一の実施の形態の燃料ポンプ１ではポ
ンプ効率３８．９％という結果が得られ、本発明の有効
性が実証された。
１を、図８、９に示す従来のインペラを備えた燃料ポン
プとの比較をするため、それぞれのポンプ効率を同条件
下において測定した。その結果、図８のインペラ１４を
用いた燃料ポンプではポンプ効率１９．３％、図９のイ
ンペラ１５を用いた燃料ポンプではポンプ効率３６．１
％、そして、本第一の実施の形態の燃料ポンプ１ではポ
ンプ効率３８．９％という結果が得られ、本発明の有効
性が実証された。
【００１５】叙述の如く構成された本発明の実施の形態
において、モータ部Ｍの駆動に伴いモータ軸３が回転す
ると、インペラ９が回転して羽根９ｃによる燃料のポン
プ作動がなされる。この場合に、貫通孔１０を構成する
径方向内外側各面１０ｃ、１０ｄは、回転方向先側ほど
内径側に傾斜して面積が広くなっている。この結果、燃
料は内外側各面１０ｃ、１０ｄに沿って（誘導されて）
集中して流入、排出することができて主渦流の流量を多
くすることができる。しかもこのものでは、ポンプケー
シング４側のリング状凹溝７ｂ、８ｄと貫通孔１０との
対向部に段差部が形成されるが、主となる渦流の流れに
沿う状態で段差部のない部位が形成されるため、流れが
段差部のない部位に集中して、さらに主となる渦流の流
量を多くさせることができる。そのうえ、貫通孔１０の
回転方向先後側各面１０ｃ、１０ｂがインペラ９の径線
に対し外径側ほど回転方向先側に位置するよう傾斜して
いるため、より渦流の形状に沿うことができ、これらの
結果、衝撃損出やキャビテーションによるポンプ効率の
低下を計ることができて、ポンプ効率の向上が計れる。
において、モータ部Ｍの駆動に伴いモータ軸３が回転す
ると、インペラ９が回転して羽根９ｃによる燃料のポン
プ作動がなされる。この場合に、貫通孔１０を構成する
径方向内外側各面１０ｃ、１０ｄは、回転方向先側ほど
内径側に傾斜して面積が広くなっている。この結果、燃
料は内外側各面１０ｃ、１０ｄに沿って（誘導されて）
集中して流入、排出することができて主渦流の流量を多
くすることができる。しかもこのものでは、ポンプケー
シング４側のリング状凹溝７ｂ、８ｄと貫通孔１０との
対向部に段差部が形成されるが、主となる渦流の流れに
沿う状態で段差部のない部位が形成されるため、流れが
段差部のない部位に集中して、さらに主となる渦流の流
量を多くさせることができる。そのうえ、貫通孔１０の
回転方向先後側各面１０ｃ、１０ｂがインペラ９の径線
に対し外径側ほど回転方向先側に位置するよう傾斜して
いるため、より渦流の形状に沿うことができ、これらの
結果、衝撃損出やキャビテーションによるポンプ効率の
低下を計ることができて、ポンプ効率の向上が計れる。
【００１６】このように、本実施の形態のものにあって
は、さらなるポンプ効率の向上が計れて高出力化を果す
ことができ、もって、燃料ポンプの小型化を計ることが
できる。このように、ポンプ効率を高めることにより、
必要な吐出量を確保するための回転数を低く抑えること
ができ、静粛で耐久性のある燃料ポンプを提供すること
ができる。
は、さらなるポンプ効率の向上が計れて高出力化を果す
ことができ、もって、燃料ポンプの小型化を計ることが
できる。このように、ポンプ効率を高めることにより、
必要な吐出量を確保するための回転数を低く抑えること
ができ、静粛で耐久性のある燃料ポンプを提供すること
ができる。
【００１７】尚、本発明は前記実施の形態に限定されな
いことは勿論であって、図７（Ａ）、（Ｂ）に示す第
二、第三の実施の形態のようにすることもできる。図７
（Ａ）のものは、インペラ１１に形成される貫通孔１２
の径方向外側辺１２ｄを、従来のものと同様に平板状に
形成されたものとなっている。このものにおいて、貫通
孔１２と、第一、第二プレート７、８に形成される凹溝
部７ｂ、８ｄとで形成される燃料流路における流体圧を
測定した結果を等圧線により示す。この結果によると、
燃料の流入部、排出部となる径方向内外側各辺１２ｃ、
１２ｄの周辺部が高圧域となるが、該高圧域が従来のイ
ンペラを用いた場合よりも広範囲に亘ることが測定され
た。このように、内外径側各辺１２ｃ、１２ｄをＶ字状
に形成しない状態であっても面積が増大し、燃料の流速
を高速化できて、ポンプ効率の向上を計ることができ
る。また、図７（Ｂ）に示す第三の実施の形態のインペ
ラ１３は、貫通孔を構成する回転方向先後側各面１３
ａ、１３ｂがインペラの径線に沿って放射状に形成さ
れ、これら先後側各面１３ａ、１３ｂがＶ字状ではなく
平面状になっており、径方向内側面１３ｃは形斜面にな
っているが外側面１３ｄは平面状となっているものであ
るが、該インペラ１３の径方向内外側各面１３ｃ、１３
ｄは回転方向先側ほど内径側に位置するよう傾斜して形
成され、燃料の誘導面積が広くなるように形成されてい
る。そしてこのものでも、燃料の流れが主渦流に集中し
てポンプ効率の向上を計ることができる。
いことは勿論であって、図７（Ａ）、（Ｂ）に示す第
二、第三の実施の形態のようにすることもできる。図７
（Ａ）のものは、インペラ１１に形成される貫通孔１２
の径方向外側辺１２ｄを、従来のものと同様に平板状に
形成されたものとなっている。このものにおいて、貫通
孔１２と、第一、第二プレート７、８に形成される凹溝
部７ｂ、８ｄとで形成される燃料流路における流体圧を
測定した結果を等圧線により示す。この結果によると、
燃料の流入部、排出部となる径方向内外側各辺１２ｃ、
１２ｄの周辺部が高圧域となるが、該高圧域が従来のイ
ンペラを用いた場合よりも広範囲に亘ることが測定され
た。このように、内外径側各辺１２ｃ、１２ｄをＶ字状
に形成しない状態であっても面積が増大し、燃料の流速
を高速化できて、ポンプ効率の向上を計ることができ
る。また、図７（Ｂ）に示す第三の実施の形態のインペ
ラ１３は、貫通孔を構成する回転方向先後側各面１３
ａ、１３ｂがインペラの径線に沿って放射状に形成さ
れ、これら先後側各面１３ａ、１３ｂがＶ字状ではなく
平面状になっており、径方向内側面１３ｃは形斜面にな
っているが外側面１３ｄは平面状となっているものであ
るが、該インペラ１３の径方向内外側各面１３ｃ、１３
ｄは回転方向先側ほど内径側に位置するよう傾斜して形
成され、燃料の誘導面積が広くなるように形成されてい
る。そしてこのものでも、燃料の流れが主渦流に集中し
てポンプ効率の向上を計ることができる。
【図１】燃料ポンプの一部断面側面図である。
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれインペラの正面
図、図２（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
図、図２（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれインペラの一部
拡大正面図、一部を切欠いた要部拡大斜視図である。
拡大正面図、一部を切欠いた要部拡大斜視図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ貫通孔における
燃料流路を説明する斜視図、貫通孔内の燃料流れの可視
化図である。
燃料流路を説明する斜視図、貫通孔内の燃料流れの可視
化図である。
【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図２（Ａ）にお
けるＹ−Ｙ断面図、図５（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図で
ある。
けるＹ−Ｙ断面図、図５（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図で
ある。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図２（Ａ）にお
けるＭ−Ｍ断面図、Ｎ−Ｎ断面図である。
けるＭ−Ｍ断面図、Ｎ−Ｎ断面図である。
【図７】図７（Ａ）は第二の実施の形態における要部拡
大側面図であって、燃料流路における流体圧を説明する
パターン図、図７（Ｂ）は第三の実施の形態におけるイ
ンペラの正面図である。
大側面図であって、燃料流路における流体圧を説明する
パターン図、図７（Ｂ）は第三の実施の形態におけるイ
ンペラの正面図である。
【図８】図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ従来例
におけるインペラの一部切欠き斜視図、貫通孔における
燃料流路を説明する斜視図、貫通孔における燃料流れの
可視化図である。
におけるインペラの一部切欠き斜視図、貫通孔における
燃料流路を説明する斜視図、貫通孔における燃料流れの
可視化図である。
【図９】図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞ
れ従来例におけるインペラの正面図、貫通穴における燃
料流路を説明する斜視図、貫通孔内の燃料流れの可視化
図、貫通孔における燃料流れを説明する断面図である。
れ従来例におけるインペラの正面図、貫通穴における燃
料流路を説明する斜視図、貫通孔内の燃料流れの可視化
図、貫通孔における燃料流れを説明する断面図である。
１ 燃料ポンプ ２ ケーシング ３ モータ軸 ７ 第一プレート ７ｂ 凹溝部 ８ 第二プレート ９ インペラ ９ｂ はね ９ｃ リング状部 １０ 貫通孔 １０ａ 回転方向先側面 １０ｂ 回転方向後側面 １０ｃ 径方向内側面 １０ｄ 径方向外側面
Claims (6)
- 【請求項１】 吸入口と排出口が形成されたポンプ室に
内装され、吸入口から吸入した液体を排出口から圧送す
るよう回転するインペラを、円板体の外周に、板厚方向
に貫通する貫通孔を周回り方向に複数形成して、隣接す
る貫通孔間を羽根とし、かつ、前記各貫通孔の径方向内
側面を、板厚方向中間部を基準として各板面側ほど内径
側に位置する傾斜面として、液体を板厚方向中間部側に
誘導するにあたり、前記径方向内側面を、回転方向先側
ほど内径側に位置するよう傾斜させて液体の誘導面積を
広く確保した液体ポンプのインペラ。 - 【請求項２】 請求項１において、各貫通孔の径方向外
側面は、回転方向先側ほど内径側に位置するように傾斜
している液体ポンプのインペラ。 - 【請求項３】 請求項１または２において、各貫通孔の
径方向外側面は、板厚方向中間部を基準として各板面側
ほど貫通孔の外径側にそれぞれ傾斜している液体ポンプ
のインペラ。 - 【請求項４】 請求項１、２または３において、ポンプ
室には、羽根形成部位に対向して流路用のリング状凹溝
が形成されるものとし、該リング状凹溝の内径側縁部は
貫通孔の回転方向先側面に対向し、外径側縁部は貫通孔
の回転方向後側面に対向して形成されている液体ポンプ
のインペラ。 - 【請求項５】 請求項１、２、３または４において、貫
通孔の回転方向先後側各面は、板厚方向中間部を基準と
して円板体の各板面側ほど回転方向先側にそれぞれ傾斜
する傾斜面に形成されている液体ポンプのインペラ。 - 【請求項６】 請求項１、２、３、４または５におい
て、各貫通孔の回転方向先後側各面は、インペラの径線
に対し外径側ほど回転方向先側に位置するよう傾斜して
いる液体ポンプのインペラ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138907A JP4827319B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 液体ポンプのインペラ |
| US10/135,698 US6638009B2 (en) | 2001-05-09 | 2002-05-01 | Impeller of liquid pump |
| DE10220643A DE10220643A1 (de) | 2001-05-09 | 2002-05-08 | Flügelrad für eine Flüssigkeitspumpe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138907A JP4827319B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 液体ポンプのインペラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002332981A true JP2002332981A (ja) | 2002-11-22 |
| JP4827319B2 JP4827319B2 (ja) | 2011-11-30 |
Family
ID=18985769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001138907A Expired - Fee Related JP4827319B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 液体ポンプのインペラ |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP4827319B2 (ja) |
| DE (1) | DE10220643A1 (ja) |
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| KR100838910B1 (ko) * | 2005-11-08 | 2008-06-16 | 가부시키가이샤 덴소 | 임펠러 및 임펠러를 갖는 유체 펌프 |
| JP4789003B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2011-10-05 | 株式会社デンソー | 燃料ポンプ |
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| US9249806B2 (en) | 2011-02-04 | 2016-02-02 | Ti Group Automotive Systems, L.L.C. | Impeller and fluid pump |
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- 2002-05-08 DE DE10220643A patent/DE10220643A1/de not_active Withdrawn
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