JP2007092659A - 流体ポンプ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部壁面からのエアの流れの剥離を抑えることで乱流騒音を低減することを課題とする。
【解決手段】 インペラ7の半径方向の外周部に周方向に一定の間隔で設けられる複数の第1、第2羽根部62、63を、第1、第2羽根部62、63の枚数はそのままで、インペラ7の回転方向(矢印方向)に向かって傾斜した前進翼としている。すなわち、第1、第2羽根部62、63の前進角φを20°とした前進翼としている。これによって、エアの流入角度と各第1、第2羽根部62、63の角度とを略一致させることができるので、第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部壁面からのエアの流れの剥離を無くすことができる。したがって、第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部壁面からの剥離による乱流の発生を抑制できるので、乱流騒音を低減することが可能となる。
【選択図】 図4
【解決手段】 インペラ7の半径方向の外周部に周方向に一定の間隔で設けられる複数の第1、第2羽根部62、63を、第1、第2羽根部62、63の枚数はそのままで、インペラ7の回転方向(矢印方向)に向かって傾斜した前進翼としている。すなわち、第1、第2羽根部62、63の前進角φを20°とした前進翼としている。これによって、エアの流入角度と各第1、第2羽根部62、63の角度とを略一致させることができるので、第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部壁面からのエアの流れの剥離を無くすことができる。したがって、第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部壁面からの剥離による乱流の発生を抑制できるので、乱流騒音を低減することが可能となる。
【選択図】 図4
Description
本発明は、ハウジングの内部にインペラを回転自在に収容した流体ポンプ装置に関するもので、特に2次空気供給装置に組み込まれる電動エアポンプに係わる。
[従来の技術]
従来より、内燃機関の始動時に、電動エアポンプを動作させることにより発生する2次空気を、2次空気流路管、エンジン排気管を経由して、三元触媒コンバータに導いて三元触媒を活性化させるようにする2次空気供給装置が公知である(例えば、特許文献1参照)。この2次空気供給装置に組み込まれる電動エアポンプは、両羽根タイプの渦流式ポンプ(ボルテックスポンプ)が通常使用されており、内部にポンプ室が形成されたハウジングと、このハウジングの内部に回転自在に収容されて、電動モータによって回転駆動される複数の羽根部(フィン)を有する羽根車(インペラ)とによって構成されている。
従来より、内燃機関の始動時に、電動エアポンプを動作させることにより発生する2次空気を、2次空気流路管、エンジン排気管を経由して、三元触媒コンバータに導いて三元触媒を活性化させるようにする2次空気供給装置が公知である(例えば、特許文献1参照)。この2次空気供給装置に組み込まれる電動エアポンプは、両羽根タイプの渦流式ポンプ(ボルテックスポンプ)が通常使用されており、内部にポンプ室が形成されたハウジングと、このハウジングの内部に回転自在に収容されて、電動モータによって回転駆動される複数の羽根部(フィン)を有する羽根車(インペラ)とによって構成されている。
[従来の技術の不具合]
ところが、特許文献1に記載の電動エアポンプにおいては、複数のフィンがインペラの回転方向に対して垂直(フィンの前進角φが0°)のものを使用している。このため、隣設するフィン間に流入するエアの流れは、電動モータの回転速度、つまりインペラの回転速度に対して遅れる。これにより、エアが流入するフィンの吸込み口側の先端部壁面より回転方向の後方部に向けて2次空気の流れの剥離による剥離渦が発生し、乱流騒音が発生し、全周波数帯域での騒音レベルが大きいという問題が生じている。
ところが、特許文献1に記載の電動エアポンプにおいては、複数のフィンがインペラの回転方向に対して垂直(フィンの前進角φが0°)のものを使用している。このため、隣設するフィン間に流入するエアの流れは、電動モータの回転速度、つまりインペラの回転速度に対して遅れる。これにより、エアが流入するフィンの吸込み口側の先端部壁面より回転方向の後方部に向けて2次空気の流れの剥離による剥離渦が発生し、乱流騒音が発生し、全周波数帯域での騒音レベルが大きいという問題が生じている。
[先行の技術]
そこで、人に聴こえる作動音を低く抑えるという目的で、既に特願2004−109909(平成16年4月2日出願:先行の技術)を出願している。この先行の技術では、フィンの枚数をNとし、モータ回転速度をS(rpm)とした場合、N×Sによって求められる値Fを、人の可聴周波数帯域Fh(20kHz以下)より高く設定することを提案した。
しかるに、先行の技術では、特許文献1に記載の電動エアポンプと同様に、図4(c)および図6(a)に示したように、複数のフィン101がインペラ102の回転方向に対して垂直(フィンの前進角φが0°)のものを使用している。このため、図6(b)に示したように、エアが流入するフィン101の吸込み口側の先端部壁面より回転方向の後方部に向けてエアの流れの剥離による剥離渦が発生し、乱流騒音が発生するという問題が生じる。また、ボルテックスポンプの騒音の中で、最も騒音レベルの高い主となる加振力は、ポンプ室内部の乱流騒音(20kHz以下)である。しかし、先行の技術では、この乱流騒音の低減には至っていない。因みに、本発明者等が実験を行った結果、先行の技術でのボルテックスポンプでの乱流騒音(騒音レベル)のピーク値は、図5の特性図に示したように、1.6kHzであった。
特開平11−107980号公報(第1−4頁、図1−図4)
そこで、人に聴こえる作動音を低く抑えるという目的で、既に特願2004−109909(平成16年4月2日出願:先行の技術)を出願している。この先行の技術では、フィンの枚数をNとし、モータ回転速度をS(rpm)とした場合、N×Sによって求められる値Fを、人の可聴周波数帯域Fh(20kHz以下)より高く設定することを提案した。
しかるに、先行の技術では、特許文献1に記載の電動エアポンプと同様に、図4(c)および図6(a)に示したように、複数のフィン101がインペラ102の回転方向に対して垂直(フィンの前進角φが0°)のものを使用している。このため、図6(b)に示したように、エアが流入するフィン101の吸込み口側の先端部壁面より回転方向の後方部に向けてエアの流れの剥離による剥離渦が発生し、乱流騒音が発生するという問題が生じる。また、ボルテックスポンプの騒音の中で、最も騒音レベルの高い主となる加振力は、ポンプ室内部の乱流騒音(20kHz以下)である。しかし、先行の技術では、この乱流騒音の低減には至っていない。因みに、本発明者等が実験を行った結果、先行の技術でのボルテックスポンプでの乱流騒音(騒音レベル)のピーク値は、図5の特性図に示したように、1.6kHzであった。
本発明の目的は、羽根部壁面からの剥離による乱流の発生を抑えることで乱流騒音を低減することのできる流体ポンプ装置を提供することにある。
請求項1に記載の発明によれば、流体ポンプ装置の羽根車の周方向に設けられた複数の羽根部のうちの少なくとも1つの羽根部(あるいは少なくとも2つ以上の羽根部、あるいは全ての羽根部)を、羽根車の回転方向に向かって傾斜した前進翼(羽根形状)とすることにより、流体流入角度と前進翼によって形成された羽根部の角度とを略一致させることができるので、前進翼によって形成された羽根部壁面からの流体の流れの剥離を無くすことができる。したがって、前進翼によって形成された羽根部壁面からの剥離による乱流の発生を抑制できるので、乱流騒音を低減することが可能となる。
請求項2に記載の発明によれば、流体ポンプ装置の羽根車の周方向に設けられた複数の羽根部のうちの少なくとも1つの羽根部(あるいは少なくとも2つ以上の羽根部、あるいは全ての羽根部)を、その羽根部先端にのみ前進角を与える羽根形状とすることにより、流体流入角度と前進翼によって形成された羽根部の角度とを略一致させることができるので、前進翼によって形成された羽根部壁面からの流体の流れの剥離を無くすことができる。
請求項3に記載の発明によれば、羽根車の半径方向の外周部に、周方向に一定の間隔で複数の羽根部および複数の羽根溝を形成している。これにより、羽根車が回転駆動されると、流体が複数の羽根部および複数の羽根溝によって流速が増やされ加圧されて吐出される。また、請求項4に記載の発明によれば、電動モータによって羽根車を回転駆動するようにしても良い。
本発明を実施するための最良の形態は、羽根部壁面からの剥離による乱流の発生を抑えることで乱流騒音を低減するという目的を、流体ポンプ装置の羽根車の周方向に設けられた複数の羽根部のうちの少なくとも1つの羽根部を、羽根車の回転方向に向かって傾斜した前進翼とすることで実現した。
[実施例1の構成]
図1ないし図5は本発明の実施例1を示したもので、図1は2次空気供給システムの全体構成を示した図である。
図1ないし図5は本発明の実施例1を示したもので、図1は2次空気供給システムの全体構成を示した図である。
本実施例の電動エアポンプ1は、ガソリンエンジン等の内燃機関(以下エンジンと呼ぶ)Eの始動時に、2次空気流路管(流体流路管、空気流路管)11、12内に発生する2次空気(流体、エア)を三元触媒コンバータ13に導いて三元触媒の暖機を促進させる2次空気供給システム(2次空気供給装置)に組み込まれている。この2次空気供給システムは、例えば自動車等の車両のエンジンルームに搭載されており、電動エアポンプ1と2次空気制御弁14とが2次空気流路管11を介して気密的に接続され、2次空気制御弁14とエンジン排気管15とが2次空気流路管12を介して気密的に接続されている。
エンジンEは、吸入空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得る熱エネルギーにより出力を得るもので、ピストン16を摺動自在に支持するシリンダブロックと、インテークマニホールドを含むエンジン吸気管17の下流端に連結される吸気ポート、およびエキゾーストマニホールドを含むエンジン排気管15の上流端に連結される排気ポートを形成するシリンダヘッドとを備えている。吸気ポートおよび排気ポートは、吸気バルブおよび排気バルブにより開閉される。なお、シリンダヘッドには、先端部が燃焼室に露出するようにスパークプラグ18が取り付けられている。また、シリンダヘッドには、吸気ポートの壁面または吸気バルブの背壁面に燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁(インジェクタ)19が取り付けられている。
なお、エンジン吸気管17内には、吸気ポートを介してエンジンEの燃焼室に連通する吸気通路が形成されており、内部をエンジンEの燃焼室内に吸入される吸入空気が流れる。そして、エンジン吸気管17内には、吸入空気を濾過するエアクリーナ20、およびアクセルペダル21の踏込み量(アクセル開度)に対応して開閉動作を行うスロットルバルブ22が収容されている。また、エンジン排気管15内には、排気ポートを介してエンジンEの燃焼室に連通する排気通路が形成されており、内部をエンジンEの燃焼室より流出して三元触媒コンバータ13に向かう排気ガスが流れる。また、エンジン排気管15内には、排気ガスの酸素濃度を検出するO2 センサ23、三元触媒の温度を検出する触媒温度センサ24、および排気ガス温度を検出する排気温度センサ(図示せず)等が設置されている。
そして、2次空気流路管11、12内には、電動エアポンプ1から圧送供給される2次空気をエンジン排気管15を経由して三元触媒コンバータ13に導くための2次空気流路が形成されている。また、2次空気制御弁14は、2次空気流路管12内に形成される2次空気流路を開閉するエア・スイッチング・バルブ(以下ASVと記す)と、この2次空気流路管12とエンジン排気管15との合流部から排気ガス等の流体がASV側に逆流することを防止するための逆止弁とを一体化した電磁式流体制御弁(または電動式流体制御弁)である。なお、逆止弁は、電動エアポンプ1より吐出される2次空気の圧力によって開弁する薄膜状のリードバルブを有している。
ここで、本実施例の2次空気供給システムは、エンジンEの運転状態に基づいて電動エアポンプ1の動力源である電動モータ2および2次空気制御弁14の動力源であるアクチュエータ(図示せず)を電子制御するエンジン制御ユニット(以下ECUと呼ぶ:図示せず)を備えている。このECUには、制御処理、演算処理を行うCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置(ROMやRAM等のメモリ)等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。このECUは、イグニッションスイッチがオン(IG・ON)すると、メモリ内に格納されている制御プログラムに基づいて、電動モータ2に供給する供給電力を調整して電動エアポンプ1の回転運動(例えば回転速度)を制御するポンプ制御ユニットである。
そして、ECUは、エンジン始動時に、排気温度センサによって排気ガス温度を検出し、この排気ガス温度が所定値以下の時に、2次空気制御弁14を開弁駆動する。このとき、電動エアポンプ1にも電力が供給されるため、2次空気流路管11、12の内部に形成される2次空気流路内に2次空気流が発生する。なお、ECUは、電動エアポンプ1の異常故障を診断する故障診断機能を備えており、2次空気流路管11に設置された圧力センサ25によって検出した2次空気圧力が所定の圧力範囲から外れている時に、異常と判定するように構成されている。
次に、本実施例の電動エアポンプ1の構成を図2ないし図4(a)、(b)に基づいて簡単に説明する。ここで、図2は電動エアポンプの全体構造を示した図で、図3(a)は多数の羽根部および多数の羽根溝を有する両羽根式の羽根車(インペラ)を示した図で、図3(b)はインペラの半径方向の外周部に形成された多数の羽根部および多数の羽根溝を示した図である。
電動エアポンプ1は、両羽根タイプのボルテックス式電動エアポンプであって、電力によって運転される電動モータ2、この電動モータ2のモータハウジング3に結合されるポンプハウジング4、このポンプハウジング4に気密的に結合されるエアダクト5、このエアダクト5の内部に配置されたフィルタ6、ポンプハウジング4の内部に回転自在に収容されて、電動モータ2によって回転駆動されるポンプインペラ(エアポンプ本体:以下インペラと略す)7等によって構成されている。
電動モータ2は、直流(DC)モータが採用されている。この電動モータ2は、筒状のヨーク31の内周に複数の永久磁石32を配置して構成される界磁33(ステータ、固定子)、この界磁33の内周に配置されるアーマチャ34(電機子、回転子)、このアーマチャ34に具備されるコンミテータ35に当接する複数のブラシ36をモータハウジング3内に配置するブラシアッセンブリ37等を有している。なお、ブラシ付きのDCモータの代わりに、ブラシレス直流(DC)モータや、三相誘導電動機等の交流(AC)モータを用いても良い。
アーマチャ34は、モータハウジング3内において回転自在に支持されるモータシャフト(回転軸、電動モータ2の出力軸)41、このモータシャフト41の外周に固定されたアーマチャコア42、このアーマチャコア42に巻装された複数のアーマチャコイル(電機子巻線)、およびこれらのアーマチャコイル毎に対応して接続された複数のコンミテータ35等によって構成されている。また、ブラシアッセンブリ37は、コンミテータ35に押し付けられる複数のブラシ36、これらのブラシ36をコンミテータ35に向けて摺動可能に保持する複数のブラシ保持部材44、各ブラシ36をコンミテータ35に向けて付勢する複数のスプリング45、ブラシ保持部材44をモータハウジング3内において支持するスペーサ46等によって構成されている。
ポンプハウジング4は、モータハウジング3にネジ51によって結合される第1ケース52と、この第1ケース52にクリップ53によって結合される第2ケース54とで構成されている。また、ポンプハウジング4の内部には、インペラ7の回転によってエアを圧縮する円環状の渦流室(ポンプ室)57が形成されている。また、第1ケース52には、渦流室57内に大気を送り込むためのエアダクト5が接続されている。また、渦流室57の半径方向の外周部には、断面半円形状の溝底面を有するC字状の第1、第2側部溝58、59が形成されている。
エアダクト5の内部には、インペラ7に吸引されるエアを濾過するフィルタ6が配置されている。このフィルタ6は、エアダクト5の開口端(エア吸入口)から流入するエアは通過可能であるが、エアに混入した異物を捕捉して、渦流室57内への異物の侵入を防止するものである。なお、図1に示したように、エアダクト5の上流端にフィルタケース9を気密的に接続し、そのフィルタケース9の内部にフィルタ6を設置した電動エアポンプ1の場合には、エアダクト5内にフィルタ6を配置する必要はない。また、第1ケース52には、エアダクト5内に形成された空気流路55から渦流室57内に大気を吸引するポンプ吸込み口56が形成されている。また、第2ケース54には、渦流室57からエアを吐出するポンプ吐出口(図示せず)が形成されている。また、第1、第2ケース52、54間には、ポンプ吸込み口56からポンプ吐出口に直接エアが流れ込むのを防止するための区画板(仕切り部:図示せず)が設けられている。
インペラ7は、ポンプハウジング4の渦流室57の内部に回転自在に収容されている。そして、インペラ7は、多数の羽根部(ブレード、フィン)および多数の羽根溝を有する両羽根式の羽根車であって、渦流室57内に吸引したエアを加圧して吐出する。このインペラ7は、電動モータ2のモータシャフト41の軸方向の先端部外周に相対回転不能となるように固定された円板形状のロータ部(本体)61を有している。そして、このロータ部61の半径方向の外周部には、周方向に一定の間隔(例えば等間隔)で多数の羽根部(以下複数の第1、第2羽根部62、63と言う)および多数の羽根溝(以下複数の第1、第2羽根溝64、65と言う)が形成されている。
複数の第1羽根部62および複数の第1羽根溝64は、ロータ部61の半径方向の外周部において2次空気流の上流側(図2において図示右側)に設けられており、ロータ部61の半径方向の内径側から外径側に向けて、インペラ7の回転方向(図4において図示矢印方向)に向かって凹状の曲面形状に形成されている。また、複数の第2羽根部63および複数の第2羽根溝65は、ロータ部61の半径方向の外周部において2次空気流の下流側(図2において図示左側)に設けられており、ロータ部61の半径方向の内径側から外径側に向けて、インペラ7の回転方向(図4において図示矢印方向)に向かって凹状の曲面形状に形成されている。
そして、インペラ7の板厚方向(モータシャフト41の軸方向)で隣設する第1、第2羽根部62、63間には、インペラ7の板厚方向(モータシャフト41の軸方向)で隣設する第1、第2羽根溝64、65の溝底面を区画する円環状の区画壁(リブ)66が設けられている。また、複数の第1、第2羽根溝64、65の溝底面形状は、渦流室57の第1、第2側部溝58、59との間にO字状またはU字状または長円形状の空間を形成する曲面形状である。
そして、本実施例では、複数の第1、第2羽根溝64、65内にエアが流入するエア流入角度と第1、第2羽根部62、63の角度とを略一致させてエアの流れの剥離を無くすという目的で、複数の第1、第2羽根部62、63のうちの全ての第1、第2羽根部62、63を、図4(a)、(b)に示したように、インペラ7の回転方向(図示矢印方向)に向かって傾斜した前進翼としている。すなわち、本実施例では、複数の第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部62a、63aから隣設する第1、第2羽根部62、63間に流入するエアのエア流入角度が20°であるため、第1、第2羽根部62、63の前進角φを20°とした前進翼としている。なお、複数の第1、第2羽根部62、63の前進角φは、15°〜30°が望ましく、20°が最も望ましい。ここで、62a、63aは、第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部(前縁、流体の流れ方向の上流側の稜線)である。62b、63bは、第1、第2羽根部62、63の吐出口側の先端部(後縁、流体の流れ方向の下流側の稜線)である。
[実施例1の作用]
次に、本実施例の電動エアポンプ1を組み込んだ2次空気供給システムの作用を図1ないし図4に基づいて簡単に説明する。
次に、本実施例の電動エアポンプ1を組み込んだ2次空気供給システムの作用を図1ないし図4に基づいて簡単に説明する。
ここで、自動車等の車両には、エンジンEの燃焼室より排出される排気ガス中の有害成分とされる、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)の3つの元素を一括して化学反応により、無害な成分に変化させる、特に酸化作用により炭化水素(HC)を無害な水(H2 O)に変化させる排気ガス浄化装置(三元触媒コンバータ13)が搭載されている。しかし、三元触媒は、エンジンEの燃焼時における空気と燃料との混合比が理論空燃比でないと、化学反応が正しく行われないので、理論空燃比である14.7:1を保つ必要がある。また、三元触媒は、エンジンEの始動直後のような排気ガス温度が低い場合(約350℃以下)はうまく作動しない。
このため、エンジン始動時、排気ガス温度が低い時には、電動エアポンプ1の電動モータ2に電力を供給して電動モータ2のモータシャフト41の回転運動によりインペラ7を回転駆動して、2次空気流路管11、12内に2次空気を発生させ、この電動エアポンプ1のインペラ7の回転動作によって発生した2次空気を、2次空気流路管11、2次空気制御弁14、2次空気流路管12、エンジン排気管15を経由して三元触媒コンバータ13に導いて三元触媒の暖機を促進させて三元触媒を活性化させることが望ましい。そこで、ECUは、エンジンEの始動直後のような排気ガス温度が低い時(排気温度センサによって検出した排気ガス温度が所定値よりも低い時、あるいは触媒温度センサ24によって検出した三元触媒の温度が所定値よりも低い時)に、2次空気制御弁14を開弁駆動させると共に、電動エアポンプ1の電動モータ2に電力(ポンプ駆動電流)を供給して、電動エアポンプ1を動作させる。これにより、電動エアポンプ1による2次空気の圧送供給が開始される。
ここで、電動モータ2のモータシャフト41の回転運動によってインペラ7が回転駆動されると、複数の第1、第2羽根部62、63の移動によって、ポンプハウジング4の渦流室57の内部の空気(エア)は、圧縮される。このとき、ポンプハウジング4のポンプ吸込み口56には負圧が生じるため、エアダクト5内に配置されたフィルタ6で濾過されたエアがエアダクト5内の空気流路55を経由してポンプ吸込み口56に導かれると共に、ポンプハウジング4のポンプ吐出口には高圧が生じるため、渦流室57の内部で加圧されたエアがポンプ吐出口から吐出される。
したがって、電動エアポンプ1のポンプ吐出口から吐出されたエアは、2次空気流路管11、2次空気制御弁14、2次空気流路管12、エンジン排気管15を経由して、三元触媒コンバータ13に送り込まれる。この結果、エンジン始動時、排気ガス温度が低い時でも、電動エアポンプ1を作動させることにより発生する2次空気が三元触媒コンバータ13に導かれるので、酸素(O2 )が燃焼し三元触媒が昇化、活性化し、排気ガスが浄化される。特に酸化作用により炭化水素(HC)が無害な水(H2 O)に変化することで、炭化水素(HC)の大気中への排出量が低減される。
[実施例1の効果]
以上のように、本実施例の電動エアポンプ1においては、両羽根式の羽根車であるインペラ7のロータ部61の半径方向の外周部に周方向に一定の間隔で設けられる複数の第1、第2羽根部62、63を、第1、第2羽根部62、63の枚数はそのままで(先行の技術でのボルテックスポンプと同じで)、電動モータ2によって回転駆動されるインペラ7の回転方向(図4において図示矢印方向)に向かって傾斜した前進翼としている。すなわち、第1、第2羽根部62、63の前進角φを20°とした前進翼としている。
以上のように、本実施例の電動エアポンプ1においては、両羽根式の羽根車であるインペラ7のロータ部61の半径方向の外周部に周方向に一定の間隔で設けられる複数の第1、第2羽根部62、63を、第1、第2羽根部62、63の枚数はそのままで(先行の技術でのボルテックスポンプと同じで)、電動モータ2によって回転駆動されるインペラ7の回転方向(図4において図示矢印方向)に向かって傾斜した前進翼としている。すなわち、第1、第2羽根部62、63の前進角φを20°とした前進翼としている。
これによって、複数の第1羽根部62の吸込み口側の先端部62aから隣設する第1羽根部62間に流入するエアのエア流入角度と第1羽根部62の角度とを略一致させることができる。さらに、複数の第2羽根部63の吸込み口側の先端部63aから隣設する第2羽根部63間に流入するエアのエア流入角度と第2羽根部63の角度とを略一致させることができる。これにより、図4(a)、(b)に示したように、前進翼とされた第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部62a、63a近傍で、エアの流れが剥離を起こさずスムーズに第1、第2羽根部62、63の吐出口側の先端部62b、63bに向けて流れていく。
このため、前進翼とされた第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部壁面からのエアの流れの剥離を無くすことができる。したがって、前進翼とされた第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部壁面からの剥離による乱流の発生を抑制できるので、乱流騒音を低減することが可能となる。したがって、本実施例の電動エアポンプ1においては、図5の特性図に示したように、先行の技術に対して可聴全周波数帯域で騒音レベル(吸込み口側30cm音)を所定値以上低減することができる。因みに、本発明者等が実験を行った結果、先行の技術でのボルテックスポンプでの乱流騒音(騒音レベル)のピーク値(1.6kHz)において、本実施例の電動エアポンプ1においては2dBの低減効果がある。
[変形例]
本実施例では、エンジンEの燃焼室に連通するエンジン排気管15内に2次空気を導く2次空気流路管11、12の2次空気流方向の上流端に電動エアポンプ1を接続しているが、2次空気流路管11、12の途中に電動エアポンプ1を接続しても良く、あるいは2次空気流路管12とエンジン排気管15との合流部に電動エアポンプ1を直接接続しても良い。この場合には、空気流路管はエンジン排気管15となり、空気流路は排気通路となる。
本実施例では、エンジンEの燃焼室に連通するエンジン排気管15内に2次空気を導く2次空気流路管11、12の2次空気流方向の上流端に電動エアポンプ1を接続しているが、2次空気流路管11、12の途中に電動エアポンプ1を接続しても良く、あるいは2次空気流路管12とエンジン排気管15との合流部に電動エアポンプ1を直接接続しても良い。この場合には、空気流路管はエンジン排気管15となり、空気流路は排気通路となる。
本実施例では、電動モータ2のモータシャフト41にインペラ7を直接組み付けているが、電動モータ2のモータシャフト41とインペラ7の回転軸とを別体で構成しても良い。また、電動モータ2のモータシャフト41とインペラ7の回転軸との間に、モータ回転速度を所定の減速比に減速する減速機構を設置しても良い。
本実施例では、本発明の流体ポンプ装置を、両羽根タイプのボルテックス式電動エアポンプ1に適用した例を説明したが、本発明の流体ポンプ装置を、片羽根タイプのボルテックス式電動エアポンプに用いても良い。また、流体として2次空気等のエアを使用したが、流体として蒸発燃料や気相冷媒等の気体、水、燃料、オイルや液相冷媒等の液体を使用しても良い。
本実施例では、複数の第1、第2羽根部62、63のうちの全ての第1、第2羽根部62、63を、インペラ7の回転方向に向かって傾斜した前進翼としているが、複数の第1、第2羽根部62、63のうちの一部(少なくとも2つ以上)の第1、第2羽根部62、63を前進翼としても良い。また、複数の第1、第2羽根部62、63のうちの少なくとも1つの第1、第2羽根部62、63を前進翼としても良い。この場合でも、先行の技術に対して全周波数帯域で騒音レベルを低減することができる。
また、第1、第2羽根部62、63の羽根形状を、複数の第1、第2羽根部62、63のうちの全ての第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部62a、63aにのみ前進角φを与える形状にしても良い。また、第1、第2羽根部62、63の羽根形状を、複数の第1、第2羽根部62、63のうちの一部(少なくとも2つ以上)の第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部62a、63aにのみ前進角φを与える形状にしても良い。また、複数の第1、第2羽根部62、63のうちの少なくとも1つの第1、第2羽根部62、63の吸込み口側の先端部62a、63aにのみ前進角φを与える形状にしても良い。
1 電動エアポンプ
2 電動モータ
3 モータハウジング
4 ポンプハウジング
5 エアダクト
6 フィルタ
7 インペラ(羽根車)
41 電動モータのモータシャフト
56 ポンプハウジングのポンプ吸込み口
57 ポンプハウジングの渦流室
61 インペラのロータ部
62 インペラの第1羽根部
63 インペラの第2羽根部
64 インペラの第1羽根溝
65 インペラの第2羽根溝
2 電動モータ
3 モータハウジング
4 ポンプハウジング
5 エアダクト
6 フィルタ
7 インペラ(羽根車)
41 電動モータのモータシャフト
56 ポンプハウジングのポンプ吸込み口
57 ポンプハウジングの渦流室
61 インペラのロータ部
62 インペラの第1羽根部
63 インペラの第2羽根部
64 インペラの第1羽根溝
65 インペラの第2羽根溝
Claims (4)
- (a)内部を流体が流れるハウジングと、
(b)このハウジングの内部に回転自在に収容されて、周方向に形成された複数の羽根部および複数の羽根溝を有する羽根車と
を備えた流体ポンプ装置において、
前記複数の羽根部のうちの少なくとも1つの羽根部は、前記羽根車の回転方向に向かって傾斜した前進翼によって形成されていることを特徴とする流体ポンプ装置。 - 請求項1に記載の流体ポンプ装置において、
前記複数の羽根部のうちの少なくとも1つの羽根部は、その羽根部先端にのみ前進角を与える羽根形状に形成されていることを特徴とする流体ポンプ装置。 - 請求項1または請求項2に記載の流体ポンプ装置において、
前記複数の羽根部および前記複数の羽根溝は、前記羽根車の半径方向の外周部に周方向に一定の間隔で形成されていることを特徴とする流体ポンプ装置。 - 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の流体ポンプ装置において、
前記羽根車は、電動モータによって回転駆動されていることを特徴とする流体ポンプ装置。
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