JP2017082116A - 燃料ポンプ用インペラ - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、現在、燃料ポンプの出力損失の低減、および、消費電力の低減の観点から、インペラとハウジングとの間のクリアランスをさらに小さくするため、燃料及び水に対する膨潤量がPPSよりもさらに小さい樹脂材料の開発が求められている。
図1に、本発明の一実施形態のインペラ1が用いられる燃料ポンプ2を示す。この燃料ポンプ2は、例えば車両の燃料タンク内に設けられるものである。
まず、燃料ポンプ2の構成について説明する。
燃料ポンプ2は、モータ部3及びポンプ部4などから構成される。モータ部3及びポンプ部4は、筒状のポンプケース5により一体に構成されている。
モータ部3は、コイル6が巻かれたステータ7、そのステータ7の内側に回転可能に設けられたロータ8、および、そのロータ8と共に回転するシャフト9などを有する。コネクタ10の端子101からステータ7のコイル6に通電されると、ステータ7は回転磁界を生じる。これにより、周方向にN極とS極とが交互に着磁されたロータ8がシャフト9と共に軸周りに回転する。
図1および図2に示すように、インペラ1は、樹脂から略円盤状に形成されたものであり、周方向に並んで設けられる複数の羽根溝13を有する。インペラ1の中央穴14にはモータ部3のシャフト9が嵌合している。そのため、インペラ1は、シャフト9と共に回転する。なお、インペラの形状は、図1および図2に示したものに限らず、種々の形状とすることが可能である。
第1ポンプハウジング11は、吸入口16を有している。また、第1ポンプハウジング11は、インペラ1側の面に、周方向にC字状に延びる第1溝17を有している。吸入口16と第1溝17とは連通している。
第2ポンプハウジング12は、モータ部3側に連通する連通口18を有している。また、第2ポンプハウジング12は、インペラ1側の面に、周方向にC字状に延びる第2溝19を有している。連通口18と第2溝19とは連通している。
ポンプ部4からモータ部3に吐出された燃料は、ハウジングとステータ7との隙間、および、ステータ7とロータ8との隙間を流れ、燃料ポンプ2の吐出口20から内燃機関へ吐出する。
次に、上述した燃料ポンプ2が備えるインペラ1について説明する。
図1に示すように、第1ポンプハウジング11と第2ポンプハウジング12との間に形成されるポンプ室15の内壁と、本実施形態のインペラ1との間には、所定のクリアランスαが確保されている。ここで、燃料ポンプ2は、インペラ1とハウジングとの間のクリアランスαが大きいと、そのクリアランスからの燃料リークにより出力損失が増加する、または、消費電力が増加するという問題が生じる。
インペラ全体に対し、フェノール樹脂の含有量を55質量%以下とし、無機充填材の含有量を45質量%以上とすることで、燃料及び水に対する膨潤量を小さくすることが可能である。
インペラ全体に対し、フェノール樹脂の含有量を20質量%以上とし、無機充填材の含有量を80質量%以下とすることで、樹脂成形材料からインペラを成形する際、流動性が悪化して射出成形が困難になることが防がれるので、生産性を高めることができる。さらに、インペラが割れやすくなることが防がれるので、インペラの組付けなどの加工性を高めることができる。
ノボラック型フェノール樹脂100質量部に対し、ヘキサメチレンテトラミンを17質量部以上とすることで、フェノール樹脂の架橋密度を高くして、燃料及び水に対する膨潤量を小さくすることが可能である。
ノボラック型フェノール樹脂100質量部に対し、ヘキサメチレンテトラミンを26質量部以下とすることで、成形材料の樹脂部に余剰のヘキサメチレンテトラミンが残存することが抑制される。したがって、樹脂成形材料を射出成形する際、および、射出成形後のアフターベーキングの際、ヘキサメチレンテトラミンの塩基性ガスの発生が抑制されるので、成形品であるインペラの膨れや割れなどの不具合を防ぐことができる。
ガラス繊維を65質量部以下とすることで、樹脂成形材料からインペラを射出成形する際、流動性が悪化して成形が困難になることを防ぎ、生産性を高めることができる。
クレーを35質量部以下とすることで、樹脂成形材料からインペラを射出成形する際、流動性が悪化して成形が困難になることを防ぎ、生産性を高めることができる。また、インペラの機械的強度の低下を防ぐことができる。
シリカを15質量部以下とすることで、インペラの低膨潤性の悪化を防ぐことができる。
この成形材料は射出成形に適しているが、成形方法として特に射出成形のみに限定されず、その他の方法、例えば移送成形、圧縮成形、射出圧縮成形などいずれの方法でも成形できる。
(1)ノボラック型フェノール樹脂
(2)キシレン変性ノボラック型フェノール樹脂
(3)ヘキサメチレンテトラミン
(4)ガラス繊維
(5)クレー
(6)シリカ
(7)炭酸カルシウム
(8)シランカップリング剤
(2)成形品:移送成形(金型温度175℃、硬化時間20秒)により図2のインペラ形状を作製した。成形品(インペラ)のアフターベーキングは170℃で1時間行った。
実施例1−8の寸法変化は、いずれも比較例1−6の寸法変化より小さい。
実施例1−6の厚み方向の寸法変化は、いずれも比較例1−4の厚み方向の寸法変化より小さい。
ここで、上述したPPS樹脂(solvay社製R7−120NA)の厚み方向の寸法変化は、同条件において、0.63%である。したがって、実施例1−6の厚み方向の寸法変化は、PPS樹脂の厚み方向の寸法変化より小さい。一方、比較例1−4の厚み方向の寸法変化は、PPS樹脂の厚み方向の寸法変化より大きい。
一方、比較例1及び2はノボラック型フェノール樹脂として、変性ノボラック型フェノール樹脂を50%、未変性ノボラック型フェノール樹脂を50%使用したものである。比較例1及び2は、変性ノボラック型フェノール樹脂の含有量が多いことから、ヘキサメチレンテトラミンとの反応による架橋が進まず、試験片の寸法変化またはインペラ厚み方向の寸法変化が大きくなったものと考えられる。
上記パルスNMR測定の結果から架橋密度が高いことが低膨潤性に効果があるということができる。
なお、比較例4は、最少緩和時間の成分量が70%以上であり、最小緩和時間が8.5μ秒以下であるが、フェノール樹脂の含有量が60%であるため、インペラ厚み方向の寸法変化がPPS樹脂のものよりも大きい数値となっている。
実施例1−4の膨潤量はいずれも、PPS樹脂の膨潤量より小さい。一方、比較例1−3の膨潤量はいずれも、PPS樹脂の膨潤量より大きい。また、実施例1,2,3の順に膨潤量が小さくなっている。
実施例1,2,3の順に最小緩和時間が短くなると共に、膨潤量が小さいものとなっている。一方、比較例1は、最小緩和時間が8.6msecであり、膨潤量がPPSより大きいものとなっている。
実施例6は、フェノール樹脂の含有量が20質量%である。この実施例6においても、成形品の割れは認められなかった。実施例5は、フェノール樹脂の含有量が55質量%である。実施例5においても、インペラ厚み方向の寸法変化が0.6であり、PPS樹脂のものよりも小さい。
一方、比較例4は、フェノール樹脂の含有量が60質量%であり、膨潤する樹脂部の含有量が多いことから、インペラ厚み方向の寸法変化がPPS樹脂のものよりも大きくなったものと考えられる。
一方、比較例5は、実施例1に対しヘキサメチレンテトラミンが少ないことから、樹脂部の架橋が進まず、膨潤量が大きくなったものと考えられる。
Claims (10)
- フェノール樹脂および無機充填材を含んで成る燃料ポンプ用インペラであって、90℃におけるパルスNMR測定でSolid Echo法により得られる自由誘導減衰曲線を3つの成分の緩和曲線の和で近似したとき、スピン−スピン緩和時間が最も小さい成分量が全体の70%以上である燃料ポンプ用インペラ。
- 前記スピン−スピン緩和時間が最も小さい成分のスピン−スピン緩和時間は8.5μ秒以下である請求項1に記載の燃料ポンプ用インペラ。
- 前記フェノール樹脂は、ノボラック型フェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミンとを含んで成るものであり、
前記ノボラック型フェノール樹脂と前記ヘキサメチレンテトラミンとを含んで成る前記フェノール樹脂の含有量が20〜55質量%、前記無機充填材の含有量が45〜80質量%である請求項1または2に記載の燃料ポンプ用インペラ。 - 前記フェノール樹脂は、前記ノボラック型フェノール樹脂100質量部に対し、前記ヘキサメチレンテトラミンが17〜26質量部である請求項3に記載の燃料ポンプ用インペラ。
- 前記無機充填材は、ガラス繊維を含むものであり、
前記無機充填材100質量部に対し、前記ガラス繊維が50〜65質量部である請求項1から5のいずれか一項に記載の燃料ポンプ用インペラ。 - 前記無機充填材は、クレーを含むものであり、
前記無機充填材100質量部に対し、前記クレーが25〜35質量部である請求項1から6のいずれか一項に記載の燃料ポンプ用インペラ。 - 前記無機充填材は、シリカを含むものであり、
前記無機充填材100質量部に対し、前記シリカが5〜15質量部である請求項1から7のいずれか一項に記載の燃料ポンプ用インペラ。 - 前記無機充填材は、ケイ素化合物のみからなる請求項1から8のいずれか一項に記載の燃料ポンプ用インペラ。
- 前記無機充填材は、ガラス繊維およびクレーを含むものであり、
前記無機充填材100質量部に対し、前記ガラス繊維が50〜65質量部、前記クレーが25〜35質量部である請求項1から9のいずれか一項に記載の燃料ポンプ用インペラ。
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