JP3755670B2 - 円周流式液体ポンプ - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、円周流式液体ポンプに係り、特に、車両用内燃機関において燃料タンクよりガソリンのような液体燃料を汲み上げる燃料ポンプとして用いられる円周流式液体ポンプに関する。
背景技術
図７は、例えば特公平７−３２３９号公報に示された従来の円周流式液体ポンプを示す縦断面図である。図８は、図７の線VIII-VIIIに沿う拡大断面図である。図９は、図８の線IX−IXに沿う拡大断面図である。
図において、１はポンプケーシングの組立体を示しており、この組立体はポンプケーシング本体２とカバー３とにより構成されている。ポンプケーシング組立体１内には外周縁部に羽根部５を有するインペラ４が設けられており、このインペラ４は中心軸６によってポンプケーシング組立体１に対して自身の中心軸線の周りに回転可能に支持されている。
ポンプケーシング組立体１は、図８に示すように、インペラ４の外周縁部に沿って延在する円弧帯状のポンプ流路７及びこのポンプ流路７の両端部に開口する吸入口８と吐出口９とを画定し、ポンプ流路７にインペラ４の羽根部５を受け入れている。ポンプケーシング組立体１は、更に詳細に説明すると、図９に示すように、カバー３のポンプ流路７の内周部のインペラ４の近傍に、ポンプ流路７の底面部１０から段差を有して開口し径方向に沿った気体抜き通路１１と、この気体抜き通路１１に比して十分大きな断面積を持ち気体抜き通路１１とポンプケーシング組立体の外部とを連通せしめる貫通孔１２とが設けられている。
インペラ４の中心軸６は、円周流式液体ポンプに連結された電動機１５の回転子１６の中心軸として構成され、その両端部を軸受１７と軸受１８とによって回転可能に支持されている。１９はエンドカバーであり、チェック弁２２、液体出口２３を備えるとともに、ブラケット２４を保持している。ポンプケーシング組立体１とエンドカバー１９とは、電動機１５のヨーク２０によって互いに連結されている。ヨーク２０は、内部に回転子１６を収容し、且つポンプケーシング組立体１とエンドカバー１９との間に吐出口９より吐出される液体燃料のような液体を貯容する液体室２１を郭定し、内周部に固定子として作用する永久磁石２５が組付けられている。液体室２１は、エンドカバー１９に設けられたチェック弁２２を有する液体出口２３に連通し、またブラケット２４には回転子１６の整流子２６に摺接する給電用ブラシ２７が挿着されている。
次に、従来の円周流式液体ポンプの動作について説明する。
上記のように構成された円周流式液体ポンプにおいては、電動機１５によってインペラ４が図８で見て時計廻り方向に回転駆動されることにより、吸入口８より液体燃料のような液体がポンプ流路７の一端部に吸入され、この液体はポンプ流路７を図８で見て時計回り方向へ流れて、その他端部の吐出口９より液体室２１へ流出する。
また、ポンプ流路７内には、インペラ４の羽根部５と液体との接触面で発生した燃料蒸気による気泡のような気体が発生して、液体室２１へ流出しようとする。この気泡のような気体が液体室２１へ流出して内燃機関に給送されると、各種の不具合を生じる。従って、ポンプ流路７の内周部のインペラ４近傍に開口した気体抜き通路１１と貫通孔１２により、気泡のような気体をできる限りポンプケーシング組立体１の外部へ排出されるようになされている。
以下に、この動作を詳細に説明する。ポンプ作用時において、ポンプ流路７内のインペラ４の羽根部５と燃料のような液体との接触面で発生した燃料蒸気による気泡のような気体は、遠心力と液体との比重差によりポンプ流路７の内周部のインペラ４近傍に集め溜められて、液体とともにポンプ流路７内を図８で見て時計廻り方向へ、即ちインペラ４の回転方向と同じ方向に流れる。
そして、ポンプ流路７の内周部のインペラ４近傍に、ポンプ流路７の底面部１０から段差を有して開口し、インペラ４が引き起こすポンプ流路７内の渦流１３の方向と一致する方向に延在する気体抜き通路１１の部分に差し掛かると、ポンプ作用によるポンプ流路７内の静圧力とインペラ４が引き起こすポンプ流路７内の渦流１３による動圧力により、インペラ４近傍に集め溜められた気体がポンプ流路７の底面部１０近傍に存在する液体をほとんど含むことなく、強制的に気体抜き通路１１に流入される。流入した気体は、気体抜き通路１１と連通し、気体抜き通路１１に比して十分大きな断面積を持つ貫通孔１２よりポンプケーシング組立体１外へ排出される。
上記のような従来の円周流式液体ポンプでは、燃料蒸気による気泡がポンプ流路内に発生してこれがポンプ流路７に溜ると、いわゆるベーパロックが生じ、液体燃料の流れが阻害され、ポンプ吐出量が著しく低下する恐れがある。このような問題に鑑みて、従来の円周流式液体ポンプは、ポンプ流路７の内周部のインペラ４近傍に開口した気体抜き通路１１と貫通孔１２により、気泡がポンプケーシング組立体の外部へ排出されるようになされている。
上記構成では、インペラ４近傍に集め溜められた気体のみを選択的にポンプケーシング組立体の外部へ排出するように、気体抜き通路１１の深さ（図９のＨ）を小さく抑える必要があり、気体が気体抜き通路１１を通過する際の流路抵抗を増加させないためには、気体抜き通路１１の長さはできるだけ短い方が望ましい。しかしながら、貫通孔１２の断面が円形であり、気体抜き通路１１の断面が偏平であるために、ポンプ流路７と貫通孔１２とを互いに連通させる気体抜き通路１１の側壁が長くなってしまうという問題点があった。従って、燃料蒸気が多く発生する悪条件下においては、燃料蒸気による気泡のような気体は十分にポンプケーシング組立体１の外部へ排出されないことがあり、ベーパロックの発生が確実に回避されない恐れがある。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ポンプ流路内に発生した燃料蒸気による気泡のような気体が確実にポンプ流路よりポンプケーシング組立体外へ排出されるよう構成され、ベーパロックが発生する恐れがない改良された円周流式液体ポンプを得ることを目的としている。
この発明に係る円周流式液体ポンプにおいては、外周縁部に羽根部を有するインペラと、このインペラを回転可能に支持し、インペラの外周縁部に沿って延在する円弧帯状のポンプ流路及びこのポンプ流路の両端部に開口する吸入口と吐出口を画定するポンプケーシング組立体と、このポンプケーシング組立体に形成され、一端でポンプ流路の内周部のインペラ近傍にポンプ流路の底面部から径方向内側に離れた位置で開口し、他端で一端の開口よりも径方向内側でポンプケーシング組立体外部に開口し、ポンプ流路に沿って延在する部分的円環形状の範囲内に設けられた断面形状と十分大きな断面積とを持つ気体抜き孔とを備えたことを特徴とするものである。
また、気体抜き孔が、一端から径方向内側に延びた径方向通路と、一端で気体抜き通路の他端に接続され、他端でポンプケーシング組立体外部に開口した軸方向通路とを備えたものとすることもできる。
また、気体抜き孔が、一端から径方向内側に延びた径方向通路と、それぞれ一端で気体抜き通路の他端に接続され、他端でポンプケーシング組立体外部に開口し、部分的円環形状の範囲内に配置された複数の軸方向通路とを備えたものとすることもできる。
更に、気体抜き孔が、一端から直接軸方向に延びて他端でポンプケーシング組立体外部に開口した軸方向通路を備えたものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
図１はこの発明の実施の形態１を示す円周流式液体ポンプの縦断面図である。
図２は図１の線II−IIに沿う拡大断面図である。
図３は図２の線III−IIIに沿う拡大断面図である。
図４はこの発明の実施の形態２の円周流式液体ポンプを示すポンプケーシング組立体の断面図である。
図５はこの発明の実施の形態３の円周流式液体ポンプを示すポンプケーシング組立体の断面図である。
図６は図５の線VI−VIに沿う拡大断面図である。
図７は従来の円周流式液体ポンプを示す縦断面図である。
図８は図７の線VIII−VIIIに沿う拡大断面図である。
図９は図８の線IX−IXに沿う拡大断面図である。
発明を実施するための最良の形態
図１は、この発明の実施の形態である円周流式液体ポンプの縦断面図である。図２は、図１の線II-IIに沿う拡大断面図である。図３は、図２の線III-IIIに沿う拡大断面図である。図において、１〜１０、１３、１５〜２７は上記従来装置と同様のものであり、その説明を省略する。
図において、ポンプケーシング組立体１のカバー３には図３に示すようにポンプ流路７の内周部のインペラ４の近傍に、ポンプ流路７の底面部１０から段差（底面部１０から周方向内側かつインペラ４に近づく側に離れた位置までの距離）を有して開口し径方向に沿った気体抜き通路３１（図２に示す）と、この気体抜き通路３１に比して十分大きな断面積を持ち気体抜き通路３１とポンプケーシング組立体１の外部とを連通せしめる貫通孔３２とが設けられており、この貫通孔３２はポンプ流路７に沿って延在する長円形状である。これら気体抜き通路３１と貫通孔３２とにより、一端でポンプ流路７の内周部のインペラ４近傍にポンプ流路７の底面部１０から径方向内側に離れた位置で開口し、他端で一端の開口よりも径方向内側でポンプケーシング組立体１の外部に開口した気体抜き孔３０が構成されている。また、この気体抜き孔３０のポンプ流路７の断面形状は、ポンプ流路７に開いた一端の開口も含めて、図２に示す如く、ポンプ流路７に沿って周方向に延在する部分的な円環形状の範囲内にある。
気体抜き通路３１と貫通孔３２の断面積の大きさはポンプの大きさにより異なる。一般の乗用車の場合、気体抜き通路３１は、例えば幅Ｗ（図２に示す）が４ミリメートル、深さＨ（図３に示す）が０．２ミリメートルの平角状断面の通路とし、貫通孔３２は例えば長径４ミリメートル、短径１ミリメートルの長円形断面の通路に形成されている。
このように構成された円周流式液体ポンプにおいては、電動機１５によってインペラ４が駆動され、図２で見て時計廻り方向に回転することにより吸入口８より液体燃料のような液体がポンプ流路７の一端部に吸入される。吸入された液体はポンプ流路７内を、図２で見て時計廻り方向へ流れて、その他端部の吐出口９より液体室２１へ流出する。
このポンプ作用時において、ポンプ流路７内のインペラ４の羽根部５と燃料のような液体との接触面で発生した燃料蒸気による気泡のような気体は、遠心力と液体との比重差によりポンプ流路７の内周部のインペラ近傍に集め溜められて、液体とともにポンプ流路７内を、図２で見て時計回り方向へ、即ちインペラ４の回転方向と同じ方向に流れる。
そして、ポンプ流路７の内周部のインペラ４近傍にポンプ流路７の底面部１０から段差を有して開口しインペラ４が引き起こすポンプ流路７内の渦流１３の方向と一致する方向に延在する気体抜き通路３１の部分に差し掛かると、ポンプ作用によるポンプ流路７内の静圧力とインペラ４が引き起こすポンプ流路７内の渦流１３による動圧力により、インペラ４近傍に集め溜められた気体がポンプ流路７の底面部１０近傍に存在する液体をほとんど含むことなく強制的に気体抜き通路３１に流入される。
流入した気体は、気体抜き通路３１と連通し気体抜き通路３１に比して十分大きな断面積を持つ貫通孔３２よりポンプケーシング組立体１外へ排出される。このとき、貫通孔３２を前記ポンプ流路７に沿って延在する長円形状に構成することにより、貫通孔３２をポンプ流路７に接近させて配置させ、気体抜き通路３１の長さを短くすることで、気体が気体抜き通路を通過する際に発生する流路抵抗を大幅に低減している。
図４は、この発明の別の実施の形態による円周流式液体ポンプを示すポンプケーシング組立体の断面図である。図において、２、４〜９は上記従来装置での説明と同様のものであり、その説明を省略する。
上述の第１の実施の形態では、貫通孔３２をポンプ流路７に沿って周方向に延びた部分的円環形状の範囲内に延在する長円形状に構成したが、本実施の形態２では、複数個の貫通孔３３がポンプ流路７に沿って周方向に延びる部分的円環形状の範囲内に配置されている。このような構成によっても、第１の実施の形態と同様の動作を行わせることができる。
図５は、この発明の更に別の実施の形態による円周流式液体ポンプを示すポンプケーシング組立体の断面図である。図６は、図５の線VI−VIに沿う拡大断面図である。図において、１〜１０、１３、２０は上記従来装置と同様のものであり、その説明を省略する。
この実施形態の気体抜き孔は貫通孔３４であり、図６に示すように、カバー３のポンプ流路７の内周部のインペラ４近傍にポンプ流路７の底面部１０から段差を有して開口し、そこから直接軸方向に延びてポンプ流路７とポンプケーシング組立体１の外部とを連通している。また、この貫通孔３４の断面形状は、図５に示すように、ポンプ流路７に沿って延在する部分的円環形状あるいは長円形状であり十分大きな断面積を有している。
この実施の形態においても、貫通孔３４の断面積の大きさはポンプの大きさにより異なる。一般の乗用車の場合、貫通孔３４は、例えば長径４ミリメートル、短径１ミリメートルの長円形断面の通路に形成されている。
このような構成によっても、第１の実施の形態と同様の動作を行わせるとできる。
産業上の利用可能性
この発明の円周流式液体ポンプは、以上説明したように構成されているので、ポンプ流路内で発生した気体が流路抵抗をほとんど受けることなくポンプケーシング組立体の外へ排出される。従って、ポンプ流路で発生した気体の、ポンプケーシング組立体の外への排出が効率よく確実に行なわれ、ポンプ流路に気体が溜り難くなり、ベーパーロックが発生し難くなるとともに、ポンプ吐出量の低下が少なくなる。

Claims (4)

1. 外周縁部に羽根部を有するインペラと、このインペラを回転可能に支持し、前記インペラの外周縁部に沿って延在する円弧帯状のポンプ流路及びこのポンプ流路の両端部に開口する吸入口と吐出口とを画定するポンプケーシング組立体と、このポンプケーシング組立体に形成され、一端で前記ポンプ流路の内周部の前記インペラ近傍に前記ポンプ流路の底面部から径方向内側に離れた位置で開口し、他端で前記一端の開口よりも径方向内側で前記ポンプケーシング組立体外部に開口し、前記ポンプ流路から気体を抜くための気体抜き孔とを備えた円周流式液体ポンプに於いて、
   前記気体抜き孔の前記一端は、前記ポンプ流路のみに開口しており、前記気体抜き孔は、ポンプ流路に沿って延在する部分的円環形状の範囲内に設けられ、周方向寸法に比較して小さな径方向寸法を持つ扁平な流路断面形状と十分大きな断面積とを持つ軸方向に貫通した軸方向通路を備えたことを特徴とする円周流式液体ポンプ。
2. 前記気体抜き孔が、前記一端から径方向内側に延びた径方向通路を備え、前記軸方向通路は、一端で前記径方向通路の他端に接続され、他端で前記ポンプケーシング組立体外部に開口したことを特徴とする請求項１記載の円周流式液体ポンプ。
3. 前記気体抜き孔が、前記一端から径方向内側に延びた径方向通路を備え、前記軸方向通路は、それぞれ一端で前記径方向通路の他端に接続され、他端で前記ポンプケーシング組立体外部に開口し、前記部分的円環形状の範囲内に配置された複数の軸方向通路であることを特徴とする請求項１記載の円周流式液体ポンプ。
4. 前記軸方向通路が、前記軸方向通路の前記一端から直接軸方向に延びて他端で前記ポンプケーシング組立体外部に開口したことを特徴とする請求項１記載の円周流式液体ポンプ。

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