JP2010532446A - ポンプアセンブリ用の流入部の設計 - Google Patents

Abstract

１つの実施態様はハウジング（１４）および羽根車（３４）を含む。ハウジング（１４）は、流入流路（２８）を画定する入口部分（２４）を含む。流入流路（２８）は、羽根車（３４）に通じており、かつ、流体の流れを羽根車（３４）の回転軸（３８）に対してほぼ垂直に向ける。

Description

関連出願の相互参照
本願は、２００７年７月２日に出願された米国仮特許出願第６０／９４７，５２１号の利益を主張する。

本発明が全般的に関係する分野は、ポンプアセンブリ用の流入部の設計とポンプアセンブリそのものとを含む製品を含む。

羽根車を有する流体ポンプは、一般的に、流体を、羽根車に対して軸方向に、羽根車の中心あるいはその羽根に導く流体流入流路を有するように設計される。このような流体ポンプの１つの例は、排気ガス中の汚染物質を低減するために自動車の排気系に２次空気を供給する２次空気ポンプアセンブリである。

本発明の１つの実施態様は、少なくともハウジングおよび羽根車を備えた製品を含む。ハウジングは、流入流路を画定する入口部分を含む。流入流路は、羽根車に通じており、かつ、流体の流れを羽根車の回転軸に対してほぼ垂直に向ける。

本発明の別の実施態様は、それ自体としてハウジングと電気モータと羽根車とを備えたポンプアセンブリを有する製品を含む。ハウジングは、流入流路を画定する入口部分を形成する。電気モータは少なくとも部分的にハウジングによって担持され、羽根車は、ハウジング内に配置されて電気モータによって駆動される。羽根車は複数の羽根を有する。流入流路から流入する流体の流れの中心は、羽根車が画定する半径方向の平面にほぼ平行に向けられる。

本発明のさらに別の実施態様は、それ自体としてハウジングと電気モータと羽根車とを備えた２次空気ポンプアセンブリを有する製品を含む。ハウジングは、流入流路を画定する入口部分と、出口部分とを含む。電気モータは少なくとも部分的にハウジングによって担持され、羽根車は、ハウジング内に配置されて電気モータによって駆動される。羽根車は、回転軸と、周囲と、半径方向の平面とを画定する。流入流路から流入する空気の流れの中心は、回転軸に垂直であり、かつ、半径方向の平面に平行である。

本発明の他の例示的実施態様は以下に述べる詳細説明から明らかになるであろう。以下の詳細説明および特定の例は、本発明の例示的な実施態様を開示しているが、例示目的用としてのみ意図されており、本発明の範囲を限定する意図のものではないことが理解されるべきである。

本発明の例示的な実施態様が、以下の詳細説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。

ポンプアセンブリを含む２次空気系の１つの実施態様の模式図を示す。 ポンプアセンブリを含む製品を含む本発明の１つの実施態様の部分断面図を示す。 ポンプアセンブリを含む製品を含む本発明の１つの実施態様の上面図を示す。 羽根車の１つの実施態様の斜視図を示す。羽根車に対する流体流れの中心のいくつかの関係を示している。

実施態様に関する以下の説明は、本質的に単なる例示用のものであり、本発明、その用途または使用を限定する意図は全く有しない。

図１〜３を参照すると、本発明の１つの実施態様が、流体ポンプ用の流入部１０とすることができる製品を含んでいる。この流入部１０は、特に、乱流を低減して負荷、従って電流消費量を減少させることによって、いくつかの実施態様の流体ポンプにおける全体効率を高めるように設計されている。少なくとも１つの実施態様においては、流体ポンプの流体流量が約１ＳＣＦＭだけ上昇し、電流消費量は約２．５〜３．０アンペア減少する。流入部１０はポンプアセンブリ１２の中に組み込むことができる。このポンプアセンブリ１２は、この例では、排気ガス中の汚染物質を低減するために自動車の排気系の２次空気系１３（図１）において用いられる２次空気ポンプアセンブリである。２次空気系１３は、また、ポンプアセンブリ１２に流入する前の空気をろ過する空気フィルタ１５と、２次空気弁１７と、他の実施態様においてはディーゼルパティキュレートフィルタとすることも可能な触媒コンバータ１９とを含むことができる。この系においては、ポンプアセンブリ１２が、エンジン２１から来る排気ガスと混合するために、空気を触媒コンバータ１９に供給する。当業者には、このタイプの２次空気系の一般的な構成、配置および運転は既知であろうから、さらに完全な説明はここでは不要であろう。

流入部１０の設計は、空気または液体を移送するポンプアセンブリ等の、羽根車を有する他のポンプアセンブリ、および、半開放型、閉鎖型、２段圧縮型等の羽根車を備えたポンプアセンブリに組み込むことができる。ポンプアセンブリ１２は再生ポンプタイプのものとすることができる。図２および３を参照すると、図示のポンプアセンブリ１２は、空気を付勢するための羽根車３４を駆動する電気モータ１６を収納するハウジング１４を含むことができる。ハウジング１４は、電気モータ１６を少なくとも部分的に担持し、かつ、羽根車３４を保護すると共に支持し、さらに、モータおよび羽根車の一方または両者に対する音響絶縁体になることができる。ハウジング１４は、単一品として、あるいは、後で一緒に結合される数個の部品から構成することができる。それは、アルミニウムまたは鋼等の金属、あるいは、高分子材料または複合材料その他等のプラスチックから構成することができる。さらに、いくつかの実施態様においては、いくつかの部品を１つの材料から作製し、他のいくつかの部品を別の材料から作製することができる。図示のように、ハウジング１４は、羽根車３４に隣接する第１カバー２０と、電気モータ１６に隣接する第２カバー２２とを含むことができる。第１カバー２０は、入口部分２４および出口部分２６を形成することができ、この両部分は、それぞれ、流入流路２８および流出流路（図示せず）を画定する。他の実施態様においては、入口部分２４を、その一部は第１カバー２０によって、別の一部はハウジング１４の別の部分によって形成することができる。あるいは、入口部分２４は、カバー２０とは無関係に、ハウジング１４の別の部分によってその全体を形成することができる。流入流路２８は、直径２２．４ｍｍの円形断面を有することができるか、あるいは、別の寸法の直径または多角形のような種々の不規則形状の断面を有することができる。実際の寸法および形状は、部分的には、所要の流体流れの特性に応じて変化する可能性がある。流出流路も、円形断面または他の断面を有することができる。

電気モータ１６は、ポンプアセンブリ１２を駆動する機械的エネルギーを供給することができる。電気モータは直流モータまたは他のタイプのモータとすることができる。いくつかの実施態様においては、電気モータ１６を図示のように第２カバー２２によって被包することができ、他の実施態様においては、電気モータ１６を、カバー２２なしでハウジング１４に取り付けて、ハウジング１４によって支持することができる。電気モータ１６は、軸３２を介して羽根車３４を駆動することができる。そして特に図示していないが、電気モータ１６は、さらに、少なくとも１つの回転子を取り囲む固定子を含むことができる。当業者には、このタイプのモータの一般的な構成、配置および運転は既知であろうから、さらに完全な説明はここでは不要であろう。

羽根車３４は、入口部分２４から流入する空気を付勢し、続いてその空気を出口部分２６から排出する。羽根車３４は、軸３２の回りに回転して、空気を、環状流路３６の方向に外側にかつ回転軸から離れるように導く。羽根車３４は、図４にその１つを示すが、多くの設計のものを用いることができる。一般的に、羽根車３４は、回転軸３８と、周囲４０と、半径方向の平面４２とを画定する円形または円筒形状を有することができる。図示の回転軸３８は、回転中心を貫通しかつ羽根車３４の円筒形状の軸に沿って延びる仮想線とすることができる。図示の周囲４０は、回転軸３８の外側の仮想的な円で、羽根車３４の円筒形状の周囲を概して取り巻く仮想的な円とすることができる。また、図示の半径方向の平面４２は、回転軸３８に垂直の仮想的な平面で、周囲４０と交差するか、または、周囲４０に平行であるか、あるいはその両者であることができる仮想的な平面とすることができる。この点に関して、「軸方向に」という用語は、回転軸３８に沿う方向を含む、羽根車３４の円筒形状の軸に沿う方向を指すものとすることができる。「円周方向に」という用語は、周囲４０を含む、羽根車３４の円筒形状の周囲に従う方向を指すものとすることができる。また、「半径方向に」という用語は、羽根車３４の円筒形状の半径に従う方向であって、回転軸３８に垂直であるか、または、半径方向の平面４２内にあるか、あるいはその両者であることができる方向を指すものとすることができる。

図４をさらに参照すると、羽根車３４は、単一品として、あるいは、後で一緒に結合される数個の部品から構成することができる。それは、アルミニウムまたは鋼等の金属、あるいは、高分子材料または複合材料その他等のプラスチックから構成することができる。さらに、いくつかの実施態様においては、いくつかの部品を１つの材料から作製し、他のいくつかの部品を別の材料から作製することができる。羽根車３４は、１２ｍｍのゲージまたは軸方向厚さを有するか、あるいは、部分的には所要の流体流量に応じて、他のサイズのゲージを有することができる。図示のように、羽根車３４は、軸方向および半径方向に延びる複数の翼または羽根４４を含むことができる。この複数の翼または羽根４４は本体４６の回りに円周方向に配備される。羽根４４は、羽根車３４に対して軸方向に向けられている図示の方式を含むいくつかの方式で、設計しかつその向きを定めることができる。例えば、羽根４４は、図示のように僅かに曲げた形状、凹形または凸形、あるいは、平坦な形状等にすることができる。複数の羽根４４のそれぞれは、羽根車３４の回転方向Ａの方向を向く面４８を有することができる。各面４８は、その面のほぼ中心に位置する幾何学的中心を有する。本体４６は、回転軸３８の周りに回転中心を有することができ、半径方向の平面４２に平行であるかまたはその平面内に位置することができる表面５０を画定することができる。

使用中は、ポンプアセンブリ１２は、流入流路２８から流入する空気等の流体を全体として付勢し、その空気を流出流路から排出する。入口部分２４は、空気の流れが、回転軸３８に対してほぼ垂直にかつ半径方向の平面４２にほぼ平行になるように、空気を羽根車３４の方に導く形に設計することができる。説明のために、図４において、空気の流れを流線の中心Ｂによって表現することができる。１つの実施態様においては、流線の中心Ｂ’を、周囲４０に対してほぼ接線方向に向けることができる。換言すれば、空気流れの少なくとも一部は、周囲４０と単一点において接触するであろう。当然ながら、この実施態様における空気流れのすべてが、この意味において接線方向にあるわけではない。別の実施態様においては、流線の中心Ｂ''は、概して、入口部分２４に隣接するかまたは流体の流れに曝露される面４８の中心に向けられる。別の実施態様においては、流線の中心Ｂ'''は、回転軸に向けられ、かつ、それと垂直に交差する。すべての実施態様において、流れの中心Ｂは、その方向によって乱流を低減することができる。

本発明の実施態様に関する以上の説明は、本質的に単なる事例としてのものであり、従って、その変形形態は、本発明の趣旨および範囲から逸脱するとみなされるべきでない。

Claims (19)

1. ポンプアセンブリ（１２）のハウジング（１４）であり、流入流路（２８）を画定する入口部分（２４）を含むハウジング（１４）と、
   前記ハウジング（１４）内に配置される羽根車（３４）と、
   を含む製品であって、
   前記流入流路（２８）が、前記羽根車（３４）に通じており、かつ、流体の流れを前記羽根車（３４）の回転軸（３８）に対してほぼ垂直に向ける、製品。
2. 前記入口部分（２４）が前記流入流路（２８）を画定する円形断面を有する、請求項１に記載の製品。
3. 前記羽根車（３４）が、前記羽根車（３４）の周囲に配備される複数の羽根（４４）を含み、この羽根（４４）は、前記羽根車（３４）に対して軸方向に向けられる面（４８）をそれぞれ含む、請求項１に記載の製品。
4. 前記流入流路（２８）が、流体の流れを、概して、前記流入流路（２８）に隣接する羽根（４４）の面（４８）に向ける、請求項３に記載の製品。
5. 前記流入流路（２８）から流入する流体の流れの中心（Ｂ）が、概して、前記流入流路（２８）に隣接する羽根（４４）の面（４８）の中心に向けられる、請求項３に記載の製品。
6. 前記流入流路（２８）から流入する流体の流れの中心（Ｂ）が、前記羽根車（３４）によって規定される周囲（４０）に対してほぼ接線方向に向けられる、請求項１に記載の製品。
7. 前記流体の流れの中心（Ｂ）が、前記羽根車（３４）によって画定される半径方向の平面（４２）に平行である、請求項６に記載の製品。
8. 前記流入流路（２８）から流入する流体の流れの中心（Ｂ）が、前記回転軸（３８）に対してほぼ垂直に向けられ、かつ、前記回転軸（３８）と交差する、請求項１に記載の製品。
9. 前記流入流路（２８）から流入する流体の流れの中心（Ｂ）が、前記羽根車（３４）によって画定される半径方向の平面（４２）に平行である、請求項１に記載の製品。
10. 流入流路（２８）を画定する入口部分（２４）を形成するハウジング（１４）と、
    少なくとも部分的に前記ハウジング（１４）によって担持される電気モータ（１６）と、
    前記ハウジング（１４）内に配置されかつ前記電気モータ（１６）によって駆動される羽根車（３４）であり、複数の羽根（４４）を含む羽根車（３４）と、
    を含むポンプアセンブリ（１２）であって、
    前記流入流路（２８）から流入する流体の流れの中心（Ｂ）が、前記羽根車（３４）によって画定される半径方向の平面（４２）にほぼ平行に向けられるポンプアセンブリ（１２）、
    を含む製品。
11. 前記流体の流れの中心（Ｂ）が、前記羽根車（３４）によって画定される周囲（４０）に対してほぼ接線方向に向けられる、請求項１０に記載の製品。
12. 前記複数の羽根（４４）が、それぞれ、前記羽根車（３４）に対して軸方向に向けられる面（４８）を有し、かつ、前記流体の流れの中心（Ｂ）が、概して、前記流入流路（２８）に隣接する面（４８）の中心に向けられる、請求項１０に記載の製品。
13. 前記流体の流れの中心（Ｂ）が前記羽根車（３４）の回転軸（３８）に垂直である、請求項１０に記載の製品。
14. 前記流体の流れの中心（Ｂ）が前記回転軸（３８）と交差する、請求項１３に記載の製品。
15. 前記ハウジング（１４）が出口部分（２６）をさらに含み、この出口部分（２６）は前記羽根車（３４）の回転軸（３８）に垂直である、請求項１３に記載の製品。
16. 流入流路（２８）を画定する入口部分（２４）および出口部分（２６）を含むハウジング（１４）と、
    少なくとも部分的に前記ハウジング（１４）によって担持される電気モータ（１６）と、
    前記ハウジング（１４）内に配置されかつ前記電気モータ（１６）によって駆動される羽根車（３４）であり、回転軸（３８）と、その回転軸（３８）の外側の周囲（４０）と、前記回転軸（３８）に垂直でありかつ前記周囲（４０）と交差する半径方向の平面（４２）とを画定する羽根車（３４）と、
    を含む２次空気ポンプアセンブリ（１２）であって、
    前記流入流路（２８）から流入する空気の流れの中心（Ｂ）が、前記回転軸（３８）に垂直であり、かつ、前記半径方向の平面（４２）に平行である２次空気ポンプアセンブリ（１２）、
    を含む製品。
17. 前記流れの中心（Ｂ）が前記周囲（４０）に対してほぼ接線方向にある、請求項１６に記載の製品。
18. 前記羽根車（３４）が、前記羽根車（３４）に対して軸方向に向けられる面（４８）をそれぞれ有する複数の羽根（４４）を含み、かつ、前記流れの中心（Ｂ）が、概して、前記流入流路（２８）に隣接する面（４８）の中心に向けられる、請求項１６に記載の製品。
19. 前記流れの中心（Ｂ）が前記回転軸（３８）と交差する、請求項１６に記載の製品。

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