JP5059679B2 - ポンプ構造 - Google Patents

Description

本発明は、インペラの回転により流体をポンプ室内に吸入すると共に、昇圧してポンプ室外へ吐出させるポンプ構造に関する。

従来、燃料の吸入口及び吐出口が形成されたポンプ室内にインペラ（羽根）を回転可能に設け、インペラの回転によって、吸入口からポンプ室内に導入された燃料を昇圧して吐出口から吐出させる燃料ポンプがある。このような燃料ポンプでは、燃料内に異物が混入したとき、ポンプ室内壁とインペラとの間に異物が噛み込んでポンプがロックされることのないように、ポンプ室内壁とインペラとの間に所定のクリアランスを設けている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の燃料ポンプは、断面略矩形状のインペラを用いており、ポンプ室内壁の一部にインペラの側面とのクリアランスを最小とする狭窄部が形成されている。
特開２００５−２４０６４３号公報

しかし、特許文献１の燃料ポンプは、ポンプ室の内壁とインペラの端部とのクリアランスが、非狭窄部の方が狭窄部よりも大きいため、燃料に作用する圧力の高い場所（狭窄部）と低い場所（非狭窄部）が形成される。これにより、燃料が圧力の高い場所から低い場所へ移動することになり、圧力の高い状態で燃料を圧送することができず、燃料の送出効率が低下していた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ポンプ室の送出口から効率良く流体を圧送することができるポンプ構造を得ることを目的とする。

本発明の請求項１に係るポンプ構造は、回転駆動される回転軸部材から径方向へ張り出した板状の羽根部と、前記羽根部の軸方向端部に形成され、前記羽根部より径方向へ張り出す張出し部と、を有する羽根部材と、前記羽根部材を収容し、前記羽根部材の回転により流体が流入する流入口と、前記羽根部材の回転により流体を送出する送出口とが設けられたポンプ室と、前記張出し部と対向する前記ポンプ室の内壁よりも、前記羽根部と対向する前記ポンプ室の内壁が径方向に突出した突出部と、を有する。

上記構成によれば、ポンプ室の流入口から流入した流体は、羽根部材が回転することにより送出口から送出される。ここで、ポンプ室の内壁には、張出し部と対向する部位よりも羽根部と対向する部位が径方向に突出した突出部が設けられているため、内壁の内径が一定のものと比較して、ポンプ室の内壁と羽根部の端部とのクリアランスが小さくなる。

これにより、羽根部の回転で流体に作用する圧力が高くなり、送出口から効率良く流体を圧送することができる。

本発明の請求項２に係るポンプ構造は、前記突出部が、前記送出口の開口周縁部に設けられている。

上記構成によれば、突出部が送出口の開口周縁部の壁部となるため、流体が開口周縁部から外側へ移動するのを抑えられ、送出口の開口周縁部の流体の圧力が高まる。これにより、送出口へ効率良く流体を圧送することができる。

本発明の請求項３に係るポンプ構造は、前記突出部の端部が、前記送出口の開口縁部に沿って形成されている。

上記構成によれば、送出口付近の流体が、送出口の開口縁部に沿って形成された突出部に案内されて送出口に送り込まれるため、送出口と突出部との間にポンプ室の内壁があるものと比較して、流体の送出口への移動が邪魔されにくくなり、送出口から効率良く流体を圧送できる。

本発明の請求項４に係るポンプ構造は、前記突出部が、前記回転軸部材の軸方向から見てインボリュート曲線となっている。

上記構成によれば、突出部が回転軸部材の軸方向から見て真円状のものと比較して、送出口までの流体の加圧区間を長くとることができ、流体を十分に加圧して送出口へ送り込むことができる。

本発明の請求項５に係るポンプ構造は、前記突出部が、前記回転軸部材の軸方向から見て真円となっている。

上記構成によれば、突出部が回転軸部材の軸方向から見て真円であるので、羽根部とポンプ室内壁とのクリアランスが周方向でほぼ一定となり、流体を均一な圧力で昇圧することができる。

本発明の請求項６に係るポンプ構造は、前記羽根部材と前記ポンプ室の内壁とのクリアランスが一定である。

上記構成によれば、ポンプ室の内壁に対する羽根部のクリアランス及び張出し部のクリアランスが同じになるので、羽根部材の周方向で圧力が流体に均等に作用し、送出口から効率良く流体を圧送できる。

本発明のポンプ構造の第１実施形態を図面に基づき説明する。

図１には、本発明の第１実施形態に係るポンプ構造１０が適用された流体ポンプ装置Ｐ１の全体構成が示されている。流体ポンプ装置Ｐ１は、例えば、自動車のエンジンを冷却するために、ＬＬＣ（Long Life Coolant：冷却液）を循環させる電動ウォータポンプとして好適に用いられるものであり、モータ軸線方向（Ｚ１又はＺ２）に並んで配置されたポンプ部１２及びモータ部１４を備えている。

ポンプ部１２は、略円筒状のポンプハウジング１６を有している。一方、モータ部１４は、略円筒状のポンプボディ１８と、ポンプボディ１８の一端に固定されたモータハウジング２０を有している。ポンプハウジング１６とポンプボディ１８は、溶着により固定されている。また、ポンプハウジング１６及びポンプボディ１８の略中央部には、モータ軸線方向に沿って、モータシャフト２２の両端が固定されている。モータシャフト２２には、軸受部材２３が外挿されている。

ポンプハウジング１６の内側には、ポンプ室２４が設けられている。また、ポンプハウジング１６には、モータ軸線方向に所定の距離で離間配置され、モータ軸線方向と交差する接線方向に沿って延出した吸入口２６及び送出口２８が設けられている。吸入口２６及び送出口２８は、それぞれポンプ室２４の内壁に形成された開口部３０、３２を介してポンプ室２４と連通されている。

ポンプ室２４内には、複数の羽根で構成されたインペラ３４が配設されている。インペラ３４は、軸受部材２３を介してモータシャフト２２から径方向へ張り出した板状の羽根部３４Ａと、羽根部３４Ａの軸方向端部に形成され、羽根部３４Ａの側面よりも径方向外側へ距離ｄ１（図２（ｂ）参照）で張り出した張出し部３４Ｂとを有しており、モータシャフト２２を回転中心として回転可能となっている。なお、軸受部材２３とインペラ３４は、予め嵌合及び接着により一体化されている。

一方、モータ部１４は、前述のポンプボディ１８及びモータハウジング２０に、ステータ３６と、ロータ３８と、制御回路４０とが設けられている。

ステータ３６は、モータ軸線方向に形成された貫通孔４２を有する環状に構成されており、内部にコア及びコイル等を一体的に備えている。ステータ３６のモータハウジング２０側には、モータハウジング２０側に突出する環状の周壁部４４が形成されており、周壁部４４には、径方向（板厚方向）に貫通する係合孔４６が形成されている。

ポンプボディ１８は、内筒部４８と外筒部４９を備えている。内筒部４８の底部５０には、支持部５２が設けられており、支持部５２には、前述のモータシャフト２２が支持されている。また、ポンプボディ１８において、内筒部４８と外筒部４９との間には、環状の収容穴５３が設けられている。収容穴５３には、ステータ３６の貫通孔４２に内筒部４８が圧入された状態でステータ３６が圧入収容されている。

ロータ３８は、マグネットを備え、インペラ３４の張出し部３４Ｂからポンプボディ１８の内筒部４８内に非接触で延出している。なお、ロータ３８は、インペラ３４と一体となっており、モータシャフト２２に軸受部材２３を介して回転可能に支持されている。

制御回路４０は、ステータ３６に設けられたコイルと電気的に接続されており、モータハウジング２０に設けられたコネクタ５４を介して外部制御装置（図示省略）に接続されている。ここで、制御回路４０は、外部制御装置から入力された制御信号に応じて、ステータ３６のコイルに電流を供給する構成とされている。

ここで、流体ポンプ装置Ｐ１では、外部制御装置から制御信号が出力されると、ステータ３６が回転磁界を発生し、この回転磁界によってロータ３８と共にインペラ３４が回転する。そして、インペラ３４の回転により、ポンプ室２４内に低圧部が発生し、流体ポンプ装置Ｐ１の外部から吸入口２６を介してポンプ室２４へ流体が吸入される。同時に、インペラ３４の回転により、ポンプ室２４内の流体が遠心力で昇圧され、送出口２８を介して外部へ送出される構成とされている。

次に、ポンプ室２４の構造について説明する。

図２（ａ）、（ｂ）及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ポンプ室２４の内側壁２４Ａには、インペラ３４の側面に向けて突出されたボリュート部５５が設けられている。ボリュート部５５は、インペラ３４の張出し部３４Ｂと対向する第１ボリュート部５６と、羽根部３４Ａと対向する第２ボリュート部５８とで構成されている。

第１ボリュート部５６は、張出し部３４Ｂと対向する側壁５６Ａを有している。また、第１ボリュート部５６の側壁５６Ａは、送出口２８の開口部３２の周縁に配置された端部を巻き始め位置Ａとし、インペラ３４の回転方向下流側の周方向端部を巻き終り位置Ｃとして渦巻き状に形成されており、モータシャフト２２の軸方向から見てインボリュート曲線となっている。

なお、側壁５６Ａと張出し部３４Ｂとの間隔は、巻き始め位置Ａの付近で距離ｄ２となっており、巻き終り位置Ｃに近づくほど間隔が大きくなっている。また、第１ボリュート部５６の側壁５６Ａの下部は、羽根部３４Ａの側面との間隔が、距離ｄ１＋距離ｄ２となっている。

第２ボリュート部５８は、第１ボリュート部５６の側壁５６Ａの下端部から羽根部３４Ａに向けて、張出し部３４Ｂの張り出し量と同じ距離ｄ１で突出した突出部となっており、羽根部３４Ａと対向する側壁５８Ａを有している。また、第２ボリュート部５８の側壁５８Ａは、送出口２８の開口部３２の周縁に配置された端部を巻き始め位置Ｂとし、インペラ３４の回転方向下流側の周方向端部を巻き終り位置Ｃとして渦巻き状に形成されており、モータシャフト２２の軸方向から見てインボリュート曲線となっている。

なお、側壁５８Ａと羽根部３４Ａとの間隔は、巻き始め位置Ｂの付近で距離ｄ３となっており、巻き終り位置Ｃに近づくほど間隔が大きくなっている。本実施形態では、ｄ２＝ｄ３としている。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１ボリュート部５６の巻き始め位置Ａ側の側壁５６Ｂ、及び第２ボリュート部５８の巻き始め位置Ｂ側の側壁５８Ｂは、送出口２８の開口部３２の周に沿った円弧状となっている。これにより、第２ボリュート部５８は、開口部３２の周上で水平方向最も下流側にある位置Ｄよりも、上流側へ距離ｄ５だけ長く延びている。さらに、第２ボリュート部５８の上部に位置する第１ボリュート部５６は、巻き始め位置Ｂよりも上流側へ距離ｄ４だけ長く延びている。

ここで、インペラ３４、ポンプ室２４、及び第２ボリュート部５８によって、ポンプ構造１０が構成されている。

次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。

本発明の第１実施形態に係るポンプ構造１０の作用効果をより明確にするために比較例と比較する。なお、比較例において、本発明の第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。

図４（ａ）〜（ｃ）には、比較例としての流体ポンプ１００が示されている。流体ポンプ１００は、本発明の第１実施形態の流体ポンプ装置Ｐ１のポンプハウジング１６に換えて、ポンプハウジング１１０を用いたものである。

ポンプハウジング１１０の内側には、ポンプ室１１２が設けられている。また、ポンプハウジング１１０には、吸入口２６及び送出口２８が設けられている。吸入口２６及び送出口２８は、それぞれポンプ室１１２の内壁に形成された開口部３０、３２を介してポンプ室１１２と連通されている。ポンプ室１１２内には、インペラ３４が回転可能に設けられている。

ポンプ室１１２の内側壁１１２Ａには、インペラ３４の側面に向けて突出されたボリュート部１１４が設けられている。ボリュート部１１４の側壁１１４Ａは、送出口２８の開口部３２の周縁に配置された端部を巻き始め位置Ｄとし、インペラ３４の回転方向下流側の周方向端部を巻き終り位置Ｅとして渦巻き状に形成されており、モータシャフト２２の軸方向から見てインボリュート曲線となっている。

ボリュート部１１４の側壁１１４Ａと張出し部３４Ｂとの間隔は、巻き始め位置Ｄの付近で距離ｄ６となっており、巻き終り位置Ｃに近づくほど間隔が大きくなっている。また、側壁１１４Ａと羽根部３４Ａとの間隔は、巻き始め位置Ｄの付近で距離ｄ７となっており、巻き終り位置Ｃに近づくほど間隔が大きくなっている。ここで、ｄ７＝ｄ１＋ｄ６である。

ボリュート部１１４の巻き始め位置Ｄ側の端面１１４Ｂは、送出口２８の開口部３２の周に沿っておらず、開口部３２と独立した平面となっている。これにより、ポンプ室１１２の内側壁１１２Ａには、開口部３２の周縁とボリュート部１１４の端面１１４Ｂとで挟まれた略三角形状の壁部Ｓ１、Ｓ２が存在している。

次に、本発明の第１実施形態の流体ポンプ装置Ｐ１と、比較例としての流体ポンプ１００の作用を比較する。

図４（ａ）〜（ｃ）、及び図５（ａ）に示すように、比較例の流体ポンプ１００では、モータシャフト２２が回転してインペラ３４が矢印Ｒ方向に回転すると、流体に遠心力が作用する。この遠心力により、流体は、径方向に移動すると共にボリュート部１１４の側壁１１４Ａに沿って移動し、昇圧される。

ここで、開口部３２の付近でボリュート部１１４の端部では、インペラ３４の張出し部３４Ｂと側壁１１４Ａの間隔（距離ｄ６）よりも、羽根部３４Ａと側壁１１４Ａの間隔（距離ｄ７）の方が大きく、即ち、流路の空間が大きくなっているため、流体に作用する圧力が低くなる。このため、開口部３２へ向けて昇圧され高圧状態にある流体（矢印ＬＡ）の一部（矢印ＬＢ）が、低圧状態の側壁１１４Ａと羽根部３４Ａの間に流入することとなり、本来の流体の送出量に対する損失が発生する。この損失により、流体ポンプ１００のポンプ効率η（η＝単位時間当たりに流体ポンプが行う仕事Ｐ／インペラの回転に用いられる仕事Ｐ０で定義）は低下することなる。

また、流体ポンプ１００では、ボリュート部１１４の端面１１４Ｂが、開口部３２に沿って形成されていないため、開口部３２へ移動する流体の一部が壁部Ｓ１、Ｓ２（図４（ｃ）参照）に衝突して滞留する。これにより、さらにポンプ効率ηが低下してしまう。

一方、図２、図３、及び図５（ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態の流体ポンプ装置Ｐ１では、モータシャフト２２が回転してインペラ３４が矢印Ｒ方向に回転すると、ポンプ室２４内の流体に遠心力が作用する。この遠心力により、流体は、径方向に移動すると共に第１ボリュート部５６の側壁５６Ａ及び第２ボリュート部５８の側壁５８Ａに沿って移動し、昇圧される。

ここで、開口部３２の付近で第１ボリュート部５６及び第２ボリュート部５８の端部では、インペラ３４の張出し部３４Ｂと対向する側壁５６Ａよりも、羽根部３４Ａと対向する側壁５８Ａが径方向に突出しており、且つ張出し部３４Ｂと側壁５６Ａの間隔（距離ｄ２）と、羽根部３４Ａと側壁５８Ａの間隔（距離ｄ３）とが等しくなっている。このため、比較例の流体ポンプ１００と比較すると、開口部３２付近の第１ボリュート部５６及び第２ボリュート部５８とインペラ３４との隙間空間が狭く（クリアランスが小さく）、圧力が下がりにくくなっており、結果的に、流体に作用する圧力が高くなっている。

これにより、開口部３２へ向けて昇圧され高圧状態にある流体（矢印ＬＡ）の一部（矢印ＬＢ）が、側壁５６Ａ及び側壁５８Ａと羽根部３４Ａの間に流入しにくくなり、流体は、矢印ＬＡ＋矢印ＬＢでまとまって開口部３２に圧送される。この結果、本発明の第１実施形態の流体ポンプ装置Ｐ１の方が、比較例の流体ポンプ１００よりもポンプ効率が高くなる。

また、流体ポンプ装置Ｐ１では、第１ボリュート部５６及び第２ボリュート部５８の端部が開口部３２に沿って形成され、それぞれ開口部３２の壁部となっているため、開口部３２付近の流体が、第１ボリュート部５６及び第２ボリュート部５８の端部に案内されて送出口２８に送り込まれる。このため、比較例の流体ポンプ１００のように流体が壁部Ｓ１、Ｓ２に衝突して滞留することが無く、開口部３２付近での流体の圧力低下が抑えられるので、送出口２８へ効率良く流体を圧送することができる。

さらに、流体ポンプ装置Ｐ１では、第１ボリュート部５６及び第２ボリュート部５８の端部が、開口部３２に沿って形成されていることにより、巻き始めの位置が開口部３２にかかる位置まで延びている。これにより、流体ポンプ１００のようにボリュート部１１４が開口部３２に沿って形成されていないものと比較して、各ボリュート部の全長（流体の昇圧区間に相当）が長くなっており、流体を十分に加圧して送出口２８へ送り込むことができる。

また、流体ポンプ装置Ｐ１では、第１ボリュート部５６及び第２ボリュート部５８が、モータシャフト２２の軸方向から見てインボリュート曲線形状となっているため、ポンプ室の内壁がモータシャフトの軸方向から見て真円状のものと比較して、送出口２８までの流体の昇圧（加圧）区間を長くとることができ、流体を十分に加圧して送出口２８へ送り込むことができる。

次に、本発明の第１実施形態に係る流体ポンプ装置Ｐ１のインペラ３４及び第２ボリュート部５８の変形例について説明する。なお、前述した部品と基本的に同一の部品には、同一の符号を付与してその説明を省略する。

図６（ａ）には、変形例の第１例としてのポンプ室６０が示されている。ポンプ室６０には、インペラ３４が回転可能に設けられており、インペラ３４と径方向で対向する位置に第１ボリュート部５６が設けられている。第１ボリュート部５６の下部には、第２ボリュート部６２が設けられている。

第２ボリュート部６２は、第１ボリュート部５６の側壁５６Ａの下端部から羽根部３４Ａに向けて、張出し部３４Ｂの張出し量と同じ距離ｄ１で突出した突出部であり、羽根部３４Ａと対向する側壁６２Ａを有している。また、第２ボリュート部６２の上部には、傾斜面６２Ｂが形成されている。

ここで、張出し部３４Ｂと側壁５６Ａが対向する領域の隙間と、羽根部３４Ａと側壁６２Ａが対向する領域の隙間は、共に距離ｄ２となっているものの、羽根部３４Ａと傾斜面６２Ｂが対向する領域の隙間は、距離ｄ２よりも大きくなっている。しかし、全体的には、傾斜面６２Ｂの領域が狭く、距離ｄ２の隙間の範囲が広いため、流体の圧力は低下しにくくなっている。このように、流体ポンプ装置は、第２ボリュート部の一部でインペラ３４との隙間が広くなっているもので構成してもよい。

図６（ｂ）には、変形例の第２例としてのポンプ室６４が示されている。ポンプ室６４には、インペラ６６が回転可能に設けられている。インペラ６６は、軸受部材２３を介してモータシャフト２２から径方向へ張り出した板状の羽根部６６Ａと、羽根部６６Ａの軸方向端部に形成され、羽根部６６Ａの側面よりも径方向外側へ張り出した張出し部６６Ｂと、羽根部６６Ａ及び張出し部６６Ｂの間に形成された傾斜面６６Ｃと、を有しており、モータシャフト２２を回転中心として回転可能となっている。

また、インペラ６６と径方向で対向する位置に第１ボリュート部５６が設けられている。第１ボリュート部５６の下部には、第２ボリュート部６８が設けられている。

第２ボリュート部６８は、第１ボリュート部５６の側壁５６Ａの下端部から羽根部６６Ａに向けて、張出し部６６Ｂの張出し量と同じ距離で突出した突出部であり、羽根部６６Ａと対向する側壁６８Ａを有している。また、第２ボリュート部６８の上部で傾斜面６６Ｃと対向する位置には、傾斜面６６Ｃと同じ傾斜角度の傾斜面６８Ｂが形成されている。

ここで、張出し部６６Ｂと側壁５６Ａが対向する領域の隙間、傾斜面６６Ｃと傾斜面６８Ｂが対向する領域の隙間、及び羽根部６６Ａと側壁６８Ａが対向する領域の隙間は、全て距離ｄ２となっている。このため、流体の圧力は低下しにくくなっている。このように、流体ポンプ装置を、各ボリュート部とインペラ３４との隙間を一定としたもので構成してもよい。

次に、本発明のポンプ構造の第２実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。

図７（ａ）、（ｂ）には、本発明の第２実施形態に係るポンプ構造７０が適用された流体ポンプ装置Ｐ２の全体構成が示されている。流体ポンプ装置Ｐ２は、モータ軸線方向に並んでポンプ部７２及びモータ部（前述のモータ部１４に相当）が設けられている。

ポンプ部７２は、略円筒状のポンプハウジング７４を有している。ポンプハウジング７４の内側には、ポンプ室７６が設けられている。また、ポンプハウジング７４には、吸入口２６及び送出口２８が設けられている。吸入口２６及び送出口２８は、それぞれポンプ室７６の内壁に形成された開口部３０、３２を介してポンプ室７６と連通されている。

ポンプ室７６内には、複数の羽根で構成されたインペラ７８が配設されている。インペラ７８は、軸受部材２３を介してモータシャフト２２から径方向へ張り出した板状の羽根部７８Ａと、羽根部７８Ａの軸方向端部に形成され、羽根部７８Ａの側面よりも径方向外側へ距離ｄ８で張り出した張出し部７８Ｂとを有しており、モータシャフト２２を回転中心として回転可能となっている。

なお、軸受部材２３とインペラ７８は、予め嵌合及び接着により一体化されている。また、羽根部７８Ａの側面と張出し部７８Ｂの側面の間には、円弧状の凹部７８Ｃが形成されている。

ここで、流体ポンプ装置Ｐ２では、外部制御装置から制御信号が出力されると、ステータ（図示省略）が回転磁界を発生し、この回転磁界によってロータ（図示省略）と共にインペラ７８が回転する。そして、インペラ７８の回転により、ポンプ室７６内に低圧部が発生し、流体ポンプ装置Ｐ２の外部から吸入口２６を介してポンプ室７６へ流体が吸入される。同時に、インペラ７８の回転により、ポンプ室７６内の流体が遠心力で昇圧され、送出口２８を介して外部へ送出される構成とされている。

ポンプ室７６の内側壁７６Ａには、インペラ７８の側面に向けて突出された円弧部８０が設けられている。円弧部８０は、インペラ７８の張出し部７８Ｂと対向する第１円弧部８２と、羽根部７８Ａと対向する第２円弧部８４とで構成されている。

第１円弧部８２は、張出し部７８Ｂと対向する側壁８２Ａを有している。また、第１円弧部８２の側壁８２Ａは、送出口２８の開口部３２の周縁に配置された端部を巻き始め位置Ｄとし、インペラ７８の回転方向下流側の周方向端部を巻き終り位置Ｆとして、インペラ７８を囲んで形成されており、モータシャフト２２の軸方向から見て真円となっている（巻き始め位置Ｄと巻き終り位置Ｆの間を除く）。このため、側壁８２Ａと張出し部７８Ｂとの間隔は、巻き始め位置Ｄから巻き終り位置Ｆまで距離ｄ９で一定となっている。

第２円弧部８４は、第１円弧部８２の側壁８２Ａの下端部から羽根部７８Ａに向けて、張出し部７８Ｂの張り出し量と同じ距離ｄ８で突出した突出部となっており、羽根部７８Ａと対向する側壁８４Ａを有している。側壁８２Ａと側壁８４Ａの間には、前述の凹部７８Ｃと同じ曲率の円弧からなる凸部８４Ｂが、凹部７８Ｃと対向して設けられている。

また、第２円弧部８４の側壁８４Ａは、送出口２８の開口部３２の周縁に配置された端部を巻き始め位置Ｅとし、インペラ７８の回転方向下流側の周方向端部を巻き終り位置Ｆとして、インペラ７８を囲んで形成されており、モータシャフト２２の軸方向から見て真円となっている（巻き始め位置Ｅと巻き終り位置Ｆの間を除く）。このため、側壁８４Ａと羽根部７８Ａとの間隔は、巻き始め位置Ｅから巻き終り位置Ｆまで距離ｄ９で一定となっている。

なお、図示は省略するが、第１円弧部８２の巻き始め位置Ｄ側の側面、及び第２円弧部８４の巻き始め位置Ｅ側の側面は、送出口２８の開口部３２の周に沿った円弧状となっている。また、インペラ７８、ポンプ室７６、及び第２円弧部８４によって、ポンプ構造７０が構成されている。

次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。

図７（ａ）、（ｂ）及び図８に示すように、流体ポンプ装置Ｐ２では、モータシャフト２２が回転してインペラ７８が矢印Ｒ方向に回転すると、ポンプ室７６内の流体に遠心力が作用する。この遠心力により、流体は、径方向に移動すると共に第１円弧部８２の側壁８２Ａ及び第２円弧部８４の側壁８４Ａに沿って移動し、昇圧される。

ここで、開口部３２の付近で第１円弧部８２及び第２円弧部８４の端部では、インペラ７８の張出し部７８Ｂと対向する側壁８２Ａよりも、羽根部７８Ａと対向する側壁８４Ａが径方向に突出しており、且つ張出し部７８Ｂと側壁８２Ａの間隔が、羽根部７８Ａと側壁８４Ａの間隔と等しくなっている。このため、開口部３２付近の第１円弧部８２及び第２円弧部８４とインペラ７８との隙間空間が狭く（クリアランスが小さく）、圧力が下がりにくくなっており、結果的に、流体に作用する圧力が高くなっている。

これにより、開口部３２へ向けて昇圧され高圧状態にある流体（矢印ＬＡ）の一部（矢印ＬＢ）が、側壁８２Ａ及び側壁８４Ａと張出し部７８Ｂ及び羽根部３４Ａとの間に流入しにくくなり、流体は、矢印ＬＡ＋矢印ＬＢでまとまって開口部３２に圧送される。この結果、ポンプ効率が高くなる。

また、流体ポンプ装置Ｐ２では、第１円弧部８２及び第２円弧部８４の端部が開口部３２に沿って形成され、それぞれ開口部３２の壁部となっているため、開口部３２付近の流体が、第１円弧部８２及び第２円弧部８４の端部に案内されて送出口２８に送り込まれる。このため、開口部３２付近での流体の圧力低下が抑えられるので、送出口２８へ効率良く流体を圧送することができる。

さらに、第１円弧部８２及び第２円弧部８４の端部が、開口部３２に沿って形成されていることにより、巻き始めの位置が開口部３２にかかる位置まで延びている。これにより、各円弧部の全長（流体の昇圧区間に相当）が長くなっており、流体を十分に加圧して送出口２８へ送り込むことができる。

また、流体ポンプ装置Ｐ２では、円弧部８４がモータシャフト２２の軸方向から見て真円であるので、羽根部７８Ａとポンプ室７６内壁とのクリアランスが周方向でほぼ一定となり、流体を均一な圧力で昇圧することができる。さらに、ポンプ室７６の内壁に対する羽根部７８Ａのクリアランス及び張出し部７８Ｂのクリアランスが同じなので、インペラ７８の周方向で圧力が流体に均等に作用し、送出口から効率良く流体を圧送できる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

インペラ３４、７８は、図示された４枚以外に、２枚以上の複数枚で羽根の枚数を適宜設定してよい。また、モータシャフト２２の軸方向から見た一枚のインペラ３４、７８の形状は、矩形状だけでなく、円弧状としてもよい。

突出部（第２ボリュート部５８、第２円弧部８４）の形状は、突出部と対向するインペラの羽根部最外端面の形状に合わせて適宜変更されるものであり、例えば、羽根部最外端面が２段以上の複数の段差を有する形状となっているときは、突出部も羽根部と同じ数の段差を有する形状で構成すればよい。

本発明の第１実施形態に係る流体ポンプ装置の全体構成を示す側面断面図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係るポンプ部の模式図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係るインペラ及びボリュート部の部分断面図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係る開口部周縁の構成を示す斜視図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係るポンプハウジングの部分断面図である。 （ａ）比較例の流体ポンプの模式図である。（ｂ）比較例の流体ポンプのインペラ及びボリュート部の部分断面図である。（ｃ）比較例のポンプハウジングの部分断面図である。 （ａ）比較例の流体ポンプの開口部付近の流体の流れを示す模式図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る流体ポンプ装置の開口部付近の流体の流れを示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係るインペラ及びボリュート部の変形例を示す部分断面図である。 （ａ）本発明の第２実施形態に係る流体ポンプ装置の模式図である。（ｂ）本発明の第２実施形態に係る流体ポンプ装置のインペラ及びボリュート部の部分断面図である。 本発明の第２実施形態に係る流体ポンプ装置の開口部付近の流体の流れを示す模式図である。

符号の説明

１０，７０…ポンプ構造、２２…モータシャフト（回転軸部材）、２４，７６…ポンプ室、２６…吸入口（流入口）、２８…送出口、３４，７８…インペラ（羽根部材）、３４Ａ，７８Ａ…羽根部、３４Ｂ，７８Ｂ…張出し部、５８…第２ボリュート部（突出部）、８４…第２円弧部（突出部）

Claims (6)

1. 回転駆動される回転軸部材から径方向へ張り出した板状の羽根部と、前記羽根部の軸方向端部に形成され、前記羽根部より径方向へ張り出す張出し部と、を有する羽根部材と、
   前記羽根部材を収容し、前記羽根部材の回転により流体が流入する流入口と、前記羽根部材の回転により流体を送出する送出口とが設けられたポンプ室と、
   前記張出し部と対向する前記ポンプ室の内壁よりも、前記羽根部と対向する前記ポンプ室の内壁が径方向に突出した突出部と、
   を有するポンプ構造。
2. 前記突出部が、前記送出口の開口周縁部に設けられている請求項１に記載のポンプ構造。
3. 前記突出部の端部が、前記送出口の開口縁部に沿って形成されている請求項２に記載のポンプ構造。
4. 前記突出部が、前記回転軸部材の軸方向から見てインボリュート曲線となっている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のポンプ構造。
5. 前記突出部が、前記回転軸部材の軸方向から見て真円となっている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のポンプ構造。
6. 前記羽根部材と前記ポンプ室の内壁とのクリアランスが一定である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のポンプ構造。

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