JP2009257176A - ジェットポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動流体管路内の負圧発生部における気泡の発生を防止することのできるジェットポンプを提供する。
【解決手段】ジェットポンプ２８は、駆動燃料を導入しかつその駆動燃料を噴出するノズル４２ｂを有する駆動燃料管路４２を備え、駆動燃料管路４２のノズル４２ｂから噴出された駆動燃料の流れを利用して移送流体を移送する。駆動燃料管路４２内で負圧が発生する負圧発生部（角部４２ｃ、曲面部４２ｄ）に正圧燃料を導入する。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体の移送に用いられるジェットポンプに関する。

従来例に係るジェットポンプを説明する。なお、図４はジェットポンプを示す断面図でる。
図４に示すように、ジェットポンプ１００は、駆動流体を導入しかつその駆動流体を噴出するノズル１０１ｂを有する駆動流体管路１０１を備える。ノズル１０１ｂから流体移送管路１０２に向けて駆動流体が噴出されると、その噴出した駆動流体の周囲に負圧が発生し、その周辺部の移送流体が吸い込まれる。これにより、駆動流体ととともに移送流体が流体移送管路１０２を通じて移送される。なお、ジェットポンプには、例えば特許文献１に記載されたものがある。

特表２００４−５２３６８５号公報

従来のジェットポンプ１００（図４参照）によると、スペースの制約上、駆動流体管路１０１の縦方向に延びる主管路部１０１ａに対してノズル１０１ｂがＬ字状に屈曲されている。駆動流体管路１０１内の内壁面には、内角側に角部１０１ｃが形成されているとともに外角側に曲面部１０１ｄが形成されている。このため、駆動流体管路１０１内の角部１０１ｃ、曲面部１０１ｄの下流側に渦による流れの剥離（図４中、渦巻状の二点鎖線参照）が発生しやすい。詳しくは、角部１０１ｃの下流側では、流れの方向が変化することで渦が発生しやすい。また、曲面部１０１ｄの下流側では、曲面部（Ｒ部）と直線部との境目に渦が発生しやすい。
このような流れの剥離は、局所的に低圧な領域（「負圧発生部」という）を形成し、その圧力が飽和蒸気圧以下になると、キャビテーションいわゆる気泡が生じるという問題があった。その気泡は、流れ損失を増大させ、ポンプ効率を低下する原因となる。

また、前記特許文献１のジェットポンプでは、駆動流体管路内から段部をなくすことで渦流の形成を回避するようにしている。しかし、駆動流体管路が湾曲しており、管路内に曲面部が存在していることから、曲面部（負圧発生部）の下流側に流れの剥離が発生し、ひいては気泡が発生するという問題が残る。

本発明が解決しようとする課題は、駆動流体管路内の負圧発生部における気泡の発生を防止することのできるジェットポンプを提供することにある。

前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするジェットポンプにより解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１に記載されたジェットポンプによると、駆動流体管路内で負圧が発生する負圧発生部に正圧流体が導入される。これにより、駆動流体管路内の負圧発生部の圧力が高められることにより、負圧発生部における気泡の発生を防止あるいは低減することができる。ひいては、気泡による流れ損失が低減されることでポンプ効率を向上することができる。なお、本明細書でいう「負圧発生部」としては、管路の屈曲による角部、曲面部、管路同士の差込み接続による段差部、流路径が縮小する径縮部が相当する。

また、特許請求の範囲の請求項２に記載されたジェットポンプによると、正圧流体が液体である。このため、駆動流体に対する正圧流体の導入にともなう気泡の混入を防止あるいは低減することができる。

また、特許請求の範囲の請求項３に記載されたジェットポンプによると、駆動流体の一部を正圧流体として用いるため、正圧流体に係る特別な加圧源が不要である。

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。

本発明の一実施例を説明する。本実施例のジェットポンプは、自動車等の車両用の燃料供給装置に備えたものであるから、燃料供給装置を説明した後で説明する。また、燃料供給装置は、周知のものと同様であるから、その概要を述べるにとどめる。なお、図１は燃料供給装置を示す断面図である。
図１に示すように、燃料供給装置１０は、燃料タンク１２内の燃料（液体燃料）を、エンジン側（詳しくは、インジェクタ）へ供給する装置であって、燃料タンク１２の上部に設けられる上側のユニット１４と、その燃料タンク１２の下部内に設けられる下側のユニット１６とを備えている。

前記下側のユニット１６は、上面開放形のリザーバカップ１８と、該リザーバカップ１８内に配置された燃料ポンプ２０、吸入フィルタ２２、燃料フィルタ２４、プレッシャレギュレータ２６、ジェットポンプ２８等を備えている。なお、燃料タンク１２は、自動車等の車両（図示しない）に搭載されるものであって、図１では上板部１２ａ及び底板部１２ｂが部分的に示されている。また、上板部１２ａには開口孔１２ｃが形成されている。

前記リザーバカップ１８は、例えば樹脂製で、上面を開放する有底筒状すなわちカップ状に形成されている。また、リザーバカップ１８は、その下面を前記燃料タンク１２の底板部１２ｂ上に面接触状に当接させた状態で配置されている。

前記燃料ポンプ２０は、電動式のモータ部とインペラ式のポンプ部とを上下に並設したモータ一体型ポンプである。ポンプ部は、モータ部の駆動によりインペラが回転されることにより、前記リザーバカップ１８内の燃料を前記吸入フィルタ２２を通じて吸入しかつ加圧して吐出する。

前記燃料フィルタ２４は、前記燃料ポンプ２０を取り囲むフィルタケース２４ａ内にフィルタエレメント（図示しない）を収容してなる。燃料ポンプ２０から吐出された加圧燃料は、第１の配管部材３０を介してフィルタケース２４ａ内に導入され、フィルタエレメントによってろ過される。

前記プレッシャレギュレータ２６は、前記燃料フィルタ２４のフィルタケース２４ａの側部に組込まれている。プレッシャレギュレータ２６は、燃料フィルタ２４から吐出される燃料圧力が所定値を超えるときに、余剰燃料（「リターン燃料」という）を排出することにより燃料圧力を所定値に調整する。なお、プレッシャレギュレータ２６から排出されるリターン燃料は、本明細書でいう「加圧燃料」に相当する。

前記ジェットポンプ２８は、前記リザーバカップ１８の底部に設けられており、前記プレッシャレギュレータ２６から排出されたリターン燃料の流れを利用して、リザーバカップ１８外の燃料をそのカップ１８内に移送するものである。なお、ジェットポンプ２８については後で詳しく説明することにする。

前記上側のユニット１４は、樹脂製のセットプレート３２を主体としてなる。セットプレート３２は、前記燃料タンク１２の上板部１２ａ上に開口孔１２ｃを閉鎖する状態で装着されている。セットプレート３２には、その表裏面に貫通する管路を形成する燃料吐出管３２ａが設けられている。前記燃料フィルタ２４でろ過された燃料は、第２の配管部材３４を介して燃料吐出管３２ａに吐出される。なお、図示しないが、セットプレート３２上において、燃料吐出管３２ａには燃料供給管路を介してインジェクタを備えたデリバリパイプが接続されている。

前記燃料フィルタ２４と前記セットプレート３２との対向面間には、前記下側のユニット１６を弾性的に押下するコイルスプリング３６が介在されている。したがって、コイルスプリング３６の弾性により常にリザーバカップ１８が燃料タンク１２の底板部１２ｂ上に当接した状態に保持される。

次に、前記燃料供給装置１０の動作について説明する。燃料ポンプ２０が駆動されることにより、リザーバカップ１８内の燃料が吸入フィルタ２２を介して燃料ポンプ２０内に吸入されかつ加圧される。燃料ポンプ２０から吐出された燃料は、第１の配管部材３０を通じて燃料フィルタ２４を通過することによりろ過されるとともに、プレッシャレギュレータ２６で燃料圧力が調整される。燃料フィルタ２４から吐出した燃料は、第２の配管部材３４からセットプレート３２の燃料吐出管３２ａを通じて燃料供給路（図示しない）へ吐出される。燃料供給路の燃料は、デリバリパイプを通じてインジェクタに導かれ、インジェクタからエンジンの燃焼室内へ噴出される。また、プレッシャレギュレータ２６で燃料圧力が調整された際のリターン燃料が導入されるジェットポンプ２８は、リターン燃料の流れを利用して、リザーバカップ１８外の燃料をそのカップ１８内に移送する。このため、ジェットポンプ２８の作動によりリザーバカップ１８内に定常的に燃料が貯留されることになる。

次に、ジェットポンプ２８について詳しく説明する。説明の都合上、ジェットポンプ２８の基本的構成を説明した後、要部の構成を説明する。なお、図２はジェットポンプを示す断面図、図３は図２のIII−III線矢視断面図である。
ジェットポンプ２８の基本的構成を説明する。図２に示すように、前記リザーバカップ１８における底面側の隅角部には、底壁（符号、３８を付す）の外端部を底上げすることにより凹所４０が形成されている。底壁３８の上底部（符号、３８ａを付す）には、駆動燃料管路４２が設けられている。

前記駆動燃料管路４２は、縦方向に延びる丸パイプ状の主管路部４２ａを主体として形成されている。主管路部４２ａの下端部は、前記上底部３８ａの下方へ突出されている。主管路部４２ａの下端部には、凹所４０内においてＬ字状に屈曲するノズル４２ｂが形成されている。ノズル４２ｂは、主管路部４２ａの流路径より小さい流路径で形成されている。また、駆動燃料管路４２内の内壁面には、内角側に内壁面を直角状に角張る角部４２ｃが形成されているとともに外角側に内壁面をなだらかに連続させる曲面部４２ｄが形成されている。ノズル４２ｂの先端部は、底壁３８における凹所４０の内方（図２において右方）に指向されている。また、主管路部４２ａの上端部内には、前記プレッシャレギュレータ２６から排出されるリターン燃料が中継管４３（図１参照）を介して導入されるようになっている。なお、燃料は、本明細書でいう「流体」に相当する。また、駆動燃料管路４２は、本明細書でいう「駆動流体管路」に相当する。また、リターン燃料は、本明細書でいう「駆動燃料」、「駆動流体」に相当する。また、角部４２ｃ及び曲面部４２ｄは、流路径が縮小する「径縮部」にも相当する。

前記底壁３８上には、水平状をなしかつ前記リザーバカップ１８内外を連通する筒状の燃料移送管路４４が設けられている。燃料移送管路４４は、前記ノズル４２ｂの流路径より大きい流路径で形成されている。また、ノズル４２ｂと燃料移送管路４４とは、所定間隔を隔てて直列的に並んでいる。なお、ノズル４２ｂは、燃料タンク１２の底板部１２ｂ上に当接又は近接されているとともに、リザーバカップ１８の上底部３８ａから離れている。

前記ジェットポンプ２８において、プレッシャレギュレータ２６（図１参照）から駆動燃料管路４２の主管路部４２ａ内に導入されたリターン燃料は、主管路部４２ａを流下した後、ノズル４２ｂから燃料移送管路４４に向けて噴出される（図２参照）。ノズル４２ｂから燃料移送管路４４に向けてリターン燃料が噴出されると、その噴出したリターン燃料の周囲に負圧が発生し、その周辺部の燃料すなわちリザーバカップ１８外の燃料が移送燃料として吸い込まれる。これにより、リターン燃料ととともに移送燃料が燃料移送管路４４を通じてリザーバカップ１８内へ移送される。なお、移送燃料は、本明細書でいう「移送流体」に相当する。また、燃料移送管路４４は、本明細書でいう「流体移送管路」に相当する。

次に、ジェットポンプ２８の要部の構成について説明する。図２に示すように、ジェットポンプ２８には、正圧燃料を貯留する正圧燃料タンク４６が設けられている。正圧燃料タンク４６は、前記リザーバカップ１８の底壁３８の上底部３８ａと前記ノズル４２ｂとの間において、前記駆動燃料管路４２の主管路部４２ａを取り囲む円環状に形成されている（図３参照）。正圧燃料タンク４６は、二重環状をなす内周壁４６ａ及び外周壁４６ｂと、両周壁４６ａ，４６ｂの間の上面開口を閉鎖する上壁４６ｃと、両周壁４６ａ，４６ｂの間の下面開口を閉鎖する下壁４６ｄとを有している（図２参照）。正圧燃料タンク４６におけるノズル４２ｂと反対側（図２において左側で、「反ノズル側」という）の半部は下方へ拡大化されている。また、内周壁４６ａは、駆動燃料管路４２に接合されている。また、上壁４６ｃは、リザーバカップ１８の底壁３８の上底部３８ａに接合されている。また、下壁４６ｄのノズル側（図２において右側）の半部の周方向の中央部分は、ノズル４２ｂ上に接合されている。また、下壁４６ｄの反ノズル側（図２において左側）の半部は、燃料タンク１２の底板部１２ｂ上に当接又は近接されている。なお、正圧燃料タンク４６は、本明細書でいう「流体貯留部」を構成している。

前記駆動燃料管路４２と前記正圧燃料タンク４６との間には、両部材４２，４６間を連通するリターン燃料導出孔４８、第１の正圧燃料導入孔５０、第２の正圧燃料導入孔５２が設けられている。リターン燃料導出孔４８は、駆動燃料管路４２の主管路部４２ａからリターン燃料を導出して正圧燃料タンク４６の反ノズル側（図２において左側）における上端部内に導入させるもので、直線状でかつ上流側（図２において右側）を高くしまた下流側（図２において左側）を低くする傾斜状に形成されている。また、第１の正圧燃料導入孔５０は、正圧燃料タンク４６のノズル側（図２において右側）における下端部内から正圧燃料を導出して駆動燃料管路４２内の角部４２ｃ内に導入させるもので、直線状でかつ上流側（図２において右側）を高くしまた下流側（図２において左側）を低くする傾斜状に形成されている。また、第２の正圧燃料導入孔５２は、正圧燃料タンク４６の反ノズル側（図２において左側）における下部内から正圧燃料を導出して駆動燃料管路４２内の曲面部４２ｄの下流端内に導入させるもので、直線状でかつノズル４２ｂ内の下壁面に沿って延びる水平状に形成されている。なお、リターン燃料導出孔４８、第１の正圧燃料導入孔５０及び／又は第２の正圧燃料導入孔５２は、本明細書でいう「正圧燃料導入通路」「正圧流体導入通路」を構成している。

上記したジェットポンプ２８によると、駆動燃料管路４２内で負圧が発生する負圧発生部である角部４２ｃには、正圧燃料タンク４６内のリターン燃料（正圧燃料）が第１の正圧燃料導入孔５０を介して導入される。また、駆動燃料管路４２内で負圧が発生する負圧発生部である曲面部４２ｄ（詳しくは下流端）には、正圧燃料タンク４６内のリターン燃料（正圧燃料）が第２の正圧燃料導入孔５２を介して導入される。したがって、負圧発生部である角部４２ｃ及び曲面部４２ｄの圧力が高められることにより、その圧力が飽和蒸気圧以上に保たれる。このため、角部４２ｃ及び曲面部４２ｄにおける気泡の発生を防止あるいは低減することができる。ひいては、気泡による流れ損失が低減されることで、ジェットポンプ２８のポンプ効率を向上することができる。また、ノズル４２ｂの噴出口の面積を小さくしても、気泡の発生を防止あるいは低減することができ、駆動燃料の噴出流速を高めることで高効率なジェットポンプ２８の設計が可能となる。また、気泡の発生が防止されることは、ジェットポンプ２８のポンプ騒音の低減にも有効といえる。

また、正圧流体がリターン燃料すなわち液体燃料である。このため、駆動燃料に対する正圧燃料の導入にともなう気泡の混入を防止あるいは低減することができる。

また、駆動燃料としてのリターン燃料の一部を正圧燃料として用いるため、正圧燃料に係る特別な加圧源が不要である。

また、駆動燃料としてのリターン燃料の一部を導出して負圧発生部（角部４２ｃ及び曲面部４２ｄ）に導入させる正圧燃料導入通路を構成するリターン燃料導出孔４８と第１の正圧燃料導入孔５０及び第２の正圧燃料導入孔５２との間に、リターン燃料（正圧燃料）を貯留する正圧燃料タンク４６を設けている。したがって、正圧燃料タンク４６内にリターン燃料（正圧燃料）を貯留しておくことができる。

また、前記した燃料供給装置１０（図１参照）によると、駆動燃料管路４２内の負圧発生部（角部４２ｃ、曲面部４２ｄ）における気泡の発生を防止することのできるジェットポンプ２８（図２参照）により、燃料ポンプ２０から吐出されかつエンジンへ供給されないリターン燃料を駆動燃料としてリザーバカップ１８外の燃料を移送流体としてカップ１８内へ移送することができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、ここに記載された発明の実施例には特許請求の範囲に記載した技術的事項以外に次のような技術的事項を有するものである。
（１）請求項３に記載のジェットポンプであって、前記駆動流体の一部を導出して前記負圧発生部に導入させる正圧流体導入通路に、流体を貯留する流体貯留部を設けたことを特徴とするジェットポンプ。この構成によると、流体貯留部に駆動流体すなわち正圧流体を貯留することができる。
（２）燃料タンク内に配置されるリザーバカップと、前記リザーバカップ内の燃料をエンジンへ供給する燃料ポンプと、前記燃料ポンプから吐出されかつエンジンへ供給されない加圧燃料を駆動流体として前記リザーバカップ外の燃料を移送流体として所定のタンク部へ移送する請求項１〜３のいずれか１つに記載のジェットポンプとを備えることを特徴とする燃料供給装置。この構成によると、駆動流体管路内の負圧発生部における気泡の発生を防止することのできるジェットポンプにより、燃料ポンプから吐出されかつエンジンへ供給されない加圧燃料を駆動燃料としてリザーバカップ外の燃料を所定部位へ移送することができる。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明のジェットポンプ２８は、液体燃料に限らず、その他の流体（液体、気体）の移送ポンプとして適用することが可能である。また、正圧流体としては、液体燃料に限らず、その他の流体（液体、気体）を用いてもよい。また、前記実施例における正圧燃料タンク４６は省略し、リターン燃料導出孔４８と第１の正圧燃料導入孔５０及び／又は第２の正圧燃料導入孔５２とは、直結的に連通することができる。また、前記実施例における第１の正圧燃料導入孔５０及び第２の正圧燃料導入孔５２のうちのいずれか一方は省略してもよい。また、リターン燃料導出孔４８及び／又は正圧燃料導入孔５０，５２は適宜増やすことができる。また、正圧燃料導入通路は適宜増やすことができる。また、駆動燃料管路４２内の負圧発生部には、加圧源により正圧化された正圧燃料を導入してもよい。また、駆動燃料管路４２と、その駆動燃料管路４２の主管部４２ａの上流端が下流端内に差込み接続された中継管４３とによる段差部でまた流路径が縮小する径縮部にも正圧燃料を導入する構成とするとよい。また、燃料供給装置１０におけるジェットポンプ２８の駆動燃料としては、燃料ポンプ２０から吐出されかつエンジンへ供給されない加圧燃料であればよく、前記実施例で用いたプレッシャレギュレータ２６から排出されたリターン燃料の他、燃料ポンプ２０のポンプ通路から排出された昇圧途中の加圧燃料、エンジンへ供給されるメイン燃料から分流された加圧燃料等を用いることができる。また、燃料供給装置１０におけるジェットポンプ２８は、リザーバカップ１８外の燃料をカップ１８内へ移送する他、リザーバカップ１８とは離隔した位置関係にあるタンク部内に貯留された燃料をリザーバカップ１８内又はリザーバカップ１８外へ移送するものでもよい。

一実施例にかかる燃料供給装置を示す断面図である。 ジェットポンプを示す断面図である。 図２のIII−III線矢視断面図である。 従来例にかかるジェットポンプを示す断面図である。

符号の説明

１０ 燃料供給装置
１２ 燃料タンク
１８ リザーバカップ
２０ 燃料タンク
２６ プレッシャレギュレータ
２８ ジェットポンプ
４２ 駆動燃料管路（駆動流体管路）
４２ａ 主管路部
４２ｂ ノズル
４２ｃ 角部（負圧発生部）
４２ｄ 曲面部（負圧発生部）
４４ 燃料移送管路
４６ 正圧燃料タンク
４８ リターン燃料導出孔
５０ 第１の正圧燃料導入孔
５２ 第２の正圧燃料導入孔

Claims (3)

1. 駆動流体を導入しかつその駆動流体を噴出するノズルを有する駆動流体管路を備え、前記駆動流体管路のノズルから噴出された駆動流体の流れを利用して移送流体を移送するジェットポンプであって、
   前記駆動流体管路内で負圧が発生する負圧発生部に正圧流体を導入する構成としたことを特徴とするジェットポンプ。
2. 請求項１に記載のジェットポンプであって、
   前記正圧流体が液体であることを特徴とするジェットポンプ。
3. 請求項１又は２に記載のジェットポンプであって、
   前記駆動流体の一部を前記正圧流体として用いる構成としたことを特徴とするジェットポンプ。
   

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