JP5568383B2 - Water pump - Google Patents
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Description
本発明は、インペラを備えたウォータポンプに関する技術分野に属する。 The present invention belongs to a technical field relating to a water pump having a b Npera.
従来より、流体を吸込口から吸込んで、吸込んだ流体をインペラの遠心力により加圧して吐出する遠心式のウォータポンプは知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a centrifugal water pump that sucks fluid from a suction port and pressurizes and sucks the sucked fluid by a centrifugal force of an impeller is known (for example, see Patent Document 1).
このものでは、上記インペラは、モータにより回転駆動されるハブ板と、該ハブ板に対向して配設される環状のシュラウド(囲い板)と、該ハブ板とシュラウドとの間に配設され、周方向に互いに所定間隔を隔てて並ぶ複数の羽根とで構成されている。 In this configuration, the impeller is disposed between a hub plate that is rotationally driven by a motor, an annular shroud (enclosure plate) that is disposed to face the hub plate, and the hub plate and the shroud. And a plurality of blades arranged at a predetermined interval in the circumferential direction.
上記インペラは、ポンプケーシング内に設けられたインペラチャンバに収容されている。該ケーシング内には、シュラウドの中心部の吸込口に連通する流入流路と、上記インペラチャンバに連通する流出流路とが形成されている。 The impeller is accommodated in an impeller chamber provided in the pump casing. In the casing, an inflow passage communicating with the suction port in the center of the shroud and an outflow passage communicating with the impeller chamber are formed.
シュラウドの中心部には吸込口を有する筒状吸込部が形成されており、この筒状吸込部の上端部にはその外周を囲むように環状フランジ部が形成されている。環状フランジ部とケーシングとの間には僅かに隙間が設けられており、流入流路とインペラチャンバとは、該隙間を介して連通している。 A cylindrical suction portion having a suction port is formed at the center portion of the shroud, and an annular flange portion is formed at the upper end portion of the cylindrical suction portion so as to surround the outer periphery thereof. A slight gap is provided between the annular flange portion and the casing, and the inflow channel and the impeller chamber communicate with each other via the gap.
上記環状フランジ部の上面には、複数の凹溝が形成されている。インペラチャンバから上記隙間に流入した流れは、上記各凹溝より遠心力を受けて径方向外側に逸脱することとなる。これにより、ポンプ作動時に、インペラにより加圧されてインペラチャンバ内に流入した高圧流体が、上記隙間から流入流路に漏出するのを防止している。 A plurality of concave grooves are formed on the upper surface of the annular flange portion. The flow that has flowed into the gap from the impeller chamber deviates radially outwardly by receiving centrifugal force from the concave grooves. This prevents high-pressure fluid pressurized by the impeller and flowing into the impeller chamber during pump operation from leaking from the gap to the inflow channel.
しかしながら、従来のウォータポンプでは、環状フランジ部に形成された僅かな凹溝によって流体に遠心力を付与するようにしているため、インペラ室の圧力が所定圧を超える場合や、ポンプ回転数が低いために十分な遠心力を確保することができない場合に、インペラ室内から上記隙間に流入する流れを径方向外側に逸脱させることができず、インペラ室から流入流路への流体の漏出を十分に抑制することができないという問題がある。 However, in the conventional water pump, the centrifugal force is applied to the fluid by a slight concave groove formed in the annular flange portion. Therefore, when the pressure in the impeller chamber exceeds a predetermined pressure, or the pump rotational speed is low. Therefore, when sufficient centrifugal force cannot be ensured, the flow flowing into the gap from the impeller chamber cannot be deviated outward in the radial direction, and sufficient fluid leakage from the impeller chamber to the inflow channel can be achieved. There is a problem that it cannot be suppressed.
また、上述の環状フランジ部を設けるためには、シュラウド中心部に設けられた上記流体案内部の高さを十分に確保する必要があり、この結果、インペラが大型化してスペース効率が低下するという問題がある。 In addition, in order to provide the above-described annular flange portion, it is necessary to ensure a sufficient height of the fluid guide portion provided in the center portion of the shroud. As a result, the impeller is increased in size and space efficiency is reduced. There's a problem.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インペラ室から流入流路への流体の漏出を確実に抑制可能で且つスペース効率に優れたウォータポンプを提供しようとすることにある。 The present invention has been made in view of the foregoing, it is an object of providing a window Otaponpu excellent in reliably suppressed possible and space efficiency leakage of fluid into the inflow channel from the impeller chamber There is to try.
上記の目的を達成するために、この発明では、シュラウドにおける主羽根との連結面とは反対側の面に複数の補助羽根を形成するとともに、各補助羽根を、シュラウドの中心軸方向から見て各主羽根と同じ周方向位置に配設するようにした。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a plurality of auxiliary blades are formed on the surface of the shroud opposite to the connection surface with the main blades, and each auxiliary blade is viewed from the central axis direction of the shroud. It was arranged at the same circumferential position as each main blade.
具体的には、請求項1の発明では、内部に収容空間を有するケーシングと、上記収容空間に収容され、回転動作により吸い込んだ流体を遠心力により加圧して吐出するインペラとを備えたウォーターポンプを対象とする。 Specifically, in the invention of claim 1, a water pump comprising a casing having a housing space therein, and an impeller that pressurizes and discharges the fluid that is housed in the housing space and is sucked in by a rotating operation by centrifugal force. Is targeted.
そして、上記インペラは、中心軸周りに回転駆動されるハブ板と、該中心軸方向において該ハブ板に対向するように配設され、中心部に流体を吸い込むための吸入口を有するシュラウドと、上記ハブ板及び上記シュラウドに連結され、上記中心軸周りに所定の間隔を隔てて並ぶ複数の主羽根と、上記シュラウドにおける上記主羽根が連結される側の面とは反対側の面で、且つ、上記中心軸方向から見て上記複数の主羽根と同じ中心軸周りの位置に形成された複数の補助羽根とを備え、上記ケーシング内には、上記インペラの吸入口に連通する流入流路と、上記収容空間における上記ケーシング内周面と上記シュラウドとの間に形成され、上記流入流路に連通する隙間流路とが設けられ、該隙間流路における上記流入流路との連通部分は、上記流入流路を形成する上記ケーシング内周面と上記吸入口を形成する上記シュラウド内周面とが面一となるよう上記シュラウドにおける吸入口周縁が上記流入流路におけるシュラウド側の開口周縁に接近することで形成され、その流路断面積が、上記ケーシングと上記シュラウドにおける上記補助羽根が形成される面との間の流路断面積よりも小さい流体漏れ規制部を構成し、上記補助羽根は、上記流体漏れ規制部近傍から上記シュラウドの外周縁まで延びているものとする。 The impeller includes a hub plate that is driven to rotate around a central axis, a shroud that is disposed so as to face the hub plate in the central axis direction, and has a suction port for sucking fluid into the central portion, A plurality of main blades connected to the hub plate and the shroud and arranged around the central axis at a predetermined interval; a surface of the shroud opposite to a surface to which the main blades are connected; and A plurality of auxiliary blades formed at positions around the same central axis as the plurality of main blades when viewed from the central axis direction, and an inflow passage communicating with the inlet of the impeller in the casing; A clearance channel formed between the inner peripheral surface of the casing and the shroud in the accommodating space and communicating with the inflow channel, and a communicating portion of the clearance channel with the inflow channel is the above The suction port periphery of the shroud approaches the shroud side opening periphery of the inflow channel so that the inner peripheral surface of the casing forming the inlet flow channel and the inner peripheral surface of the shroud forming the suction port are flush with each other. The flow passage cross-sectional area is smaller than the flow passage cross-sectional area between the casing and the surface on which the auxiliary blades are formed in the shroud, and the auxiliary blades It is assumed that it extends from the vicinity of the fluid leakage regulating portion to the outer peripheral edge of the shroud .
この構成によれば、上記インペラをケーシングに組み込んでポンプとして使用する場合に、インペラを通過後の高圧の流体が、上記吸込口に連通する流入流路の負圧に引き寄せられてインペラ(シュラウド)とケーシングとの隙間から該流入流路に漏出するのを防止することができる。 According to this structure, when used as a pump incorporating the impeller casing, the high pressure of the fluid after passing through the impeller, it is attracted to the negative pressure of the inlet passage which communicates with the inlet impeller Leakage into the inflow channel from the gap between the shroud and the casing can be prevented.
すなわち、本発明では、シュラウドにおける主羽根との連結面とは反対側の面(以下、シュラウドの背面という)に補助羽根を設けるようにしたことで、インペラを通過した高圧の流体が、流入流路の負圧に引き寄せられてシュラウドの背面に回り込んできたとしても、該流体を該補助羽根によって径方向外側に積極的に吐き出すことができる。これにより、流体が上記隙間から流入流路に漏出するのを防止することができる。 That is, in the present invention, the auxiliary blade is provided on the surface of the shroud opposite to the connection surface with the main blade (hereinafter referred to as the back surface of the shroud), so that the high-pressure fluid that has passed through the impeller flows into the inflow flow. Even if it is attracted by the negative pressure of the road and wraps around the back surface of the shroud, the fluid can be actively discharged radially outward by the auxiliary blade. Thereby, it is possible to prevent the fluid from leaking from the gap to the inflow channel.
さらに、本発明では、上記シュラウドの背面に回り込んでくる流体を、補助羽根によって加圧することにより、シュラウドの両面(シュラウドにおける主羽根との連結面、及び、その反対側の背面)の圧力差を低減することができる。これにより、インペラを通過後にシュラウドの背面に回り込む流体の流れを抑制することができる。よって、流入流路への流体の漏出を確実に抑制することができる。特に、本発明では、補助羽根を、上記中心軸方向から見て、主羽根と同じ周方向位置に配設するようにしたことで、シュラウドの背面にて補助羽根の通過に伴って生じる圧力脈動と、シュラウドにおける主羽根との連結面にて該主羽根の通過に伴って生じる圧力脈動とを同期させることができる。これにより、シュラウドの両面の圧力差を可及的に低減することができ、上述したシュラウドの背面に回り込む流れを確実に抑制することができ、延いては、流入流路に流体が漏出するのを防止することができる。 Further, in the present invention, the pressure difference between both surfaces of the shroud (the connection surface with the main blade in the shroud and the back surface on the opposite side) is applied by pressurizing the fluid flowing around the back surface of the shroud by the auxiliary blade. Can be reduced. Thereby, the flow of the fluid which goes around to the back surface of a shroud after passing an impeller can be suppressed. Therefore, the leakage of the fluid to the inflow channel can be reliably suppressed. In particular, in the present invention, the auxiliary blades are arranged at the same circumferential position as the main blades when viewed from the central axis direction, so that the pressure pulsation caused by the passage of the auxiliary blades on the back surface of the shroud. And the pressure pulsation that accompanies the passage of the main blade at the connecting surface of the shroud with the main blade can be synchronized. As a result, the pressure difference between the two surfaces of the shroud can be reduced as much as possible, and the flow that wraps around the back surface of the shroud described above can be reliably suppressed. As a result, fluid leaks into the inflow channel. Can be prevented.
また、請求項1の構成によれば、例えばエンジン冷却用に使用されるウォータポンプに、上述のインペラを適用することによって、冷却水(流体)が流入流路に漏出することによるポンプ効率の低下を防止することができる。Moreover, according to the structure of Claim 1, the pump efficiency falls by cooling water (fluid) leaking into an inflow channel by applying the above-mentioned impeller to the water pump used for engine cooling, for example. Can be prevented.
さらに、請求項1の構成によれば、ポンプの作動回転数が広範囲に及ぶウォータポンプ(例えば、エンジン冷却用のウォータポンプ)において、ポンプ回転数が比較的低い場合であっても、冷却水(流体)の流入流路への漏出を確実に防止することができる。すなわち、ポンプ回転数が低い場合には、補助羽根より流体に作用する遠心力が小さくなる。このため、シュラウドの背面に回り込む流体流れを該補助羽根によって十分に排除することができなくなり、冷却水が上記隙間流路から流入流路へ漏出し易くなる。これに対して、本発明では、上記隙間流路における流入流路側の端部に、流路断面積が、ケーシングとシュラウドの背面との間の流路断面積よりも小さい流体漏れ規制部を形成するようにしたことで、この流体漏れ規制部が流体抵抗となって、流体の流入流路への漏出を抑制することができる。よって、ポンプ回転数が比較的低い運転領域においても冷却水の漏出を確実に抑制することができ、ポンプ回転数に拘わらずポンプの作動効率を高い値に維持することが可能となる。Furthermore, according to the configuration of claim 1, in a water pump (for example, a water pump for engine cooling) in which the operating speed of the pump covers a wide range, the cooling water ( Leakage of the fluid into the inflow channel can be reliably prevented. That is, when the pump speed is low, the centrifugal force acting on the fluid is smaller than that of the auxiliary blade. For this reason, the fluid flow that flows around the back surface of the shroud cannot be sufficiently eliminated by the auxiliary blades, and the cooling water easily leaks from the gap channel to the inlet channel. On the other hand, in the present invention, a fluid leakage restricting portion having a channel cross-sectional area smaller than the channel cross-sectional area between the casing and the back surface of the shroud is formed at the end of the gap channel on the inflow channel side. By doing so, the fluid leakage restricting portion becomes a fluid resistance, and leakage of the fluid into the inflow channel can be suppressed. Therefore, leakage of cooling water can be reliably suppressed even in an operation region where the pump rotational speed is relatively low, and the operating efficiency of the pump can be maintained at a high value regardless of the pump rotational speed.
請求項2の発明では、請求項1の発明において、上記補助羽根は、上記中心軸方向から見て、上記主羽根と同じ周方向位置に該主羽根と同じ形状になるように形成されているものとする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the auxiliary blade is formed so as to have the same shape as the main blade at the same circumferential position as the main blade when viewed from the central axis direction. Shall.
この構成によれば、シュラウドの背面に生じる圧力脈動の波形を、その反対側の上記連結面に生じる圧力脈動の波形に極力近づけることができる。したがって、シュラウドの両面の圧力差をさらに確実に低減することができる。 According to this configuration, the waveform of the pressure pulsation generated on the back surface of the shroud can be made as close as possible to the waveform of the pressure pulsation generated on the connection surface on the opposite side. Therefore, the pressure difference between both surfaces of the shroud can be further reliably reduced.
請求項3の発明では、請求項1又は2の発明において、上記補助羽根の高さは、上記主羽根の高さの略1/10以下であるものとする。
In the invention of
この構成によれば、補助羽根を設けたことによりポンプ作動時における流体の撹拌抵抗が増加したとしても、ポンプの作動効率を全体として向上させることができる。すなわち、発明者等は鋭意研究の末、補助羽根の高さが主羽根の高さの略1/10以下であれば、流体の流入流路への漏出防止によるポンプ効率の向上効果が、撹拌抵抗の増加によるポンプ効率の低下を上回ることを見出して、本発明の構成に想到したものである。尚、本明細書において「羽根の高さ」とは、羽根の上記中心軸方向の長さを意味するものとする。 According to this configuration, even stirring resistance of the fluid is increased at the time of pump operation moving the provision of the support blade, the operating efficiency of the pump can be improved as a whole. That is, the inventors have intensively studied, and if the height of the auxiliary blade is about 1/10 or less of the height of the main blade, the effect of improving the pump efficiency by preventing the fluid from flowing into the inflow channel is It has been found that the pump efficiency is reduced by an increase in resistance, and the configuration of the present invention has been conceived. In the present specification, the “blade height” means the length of the vane in the central axis direction .
以上説明したように、本発明によると、シュラウドにおける主羽根との連結面とは反対側の面に複数の補助羽根を形成するとともに、各補助羽根を、シュラウドの中心軸方向から見て各主羽根と同じ周方向位置に配設するようにしたことで、インペラのコンパクト化を図りながら、インペラを通過した高圧流体が流入流路へと漏出するのを抑制することができる。 As described above, according to the present invention, a plurality of auxiliary blades are formed on the surface of the shroud opposite to the connecting surface with the main blades, and each auxiliary blade is viewed from the central axis direction of the shroud. by the so disposed in the same circumferential position as the blades, while achieving downsizing of the impeller may be a high-pressure fluid passing through the i Npera can be inhibited from leaking into the inflow channel.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係るウォータポンプ1を示し、このウォータポンプ1は、水冷式のエンジンに取り付けられて該エンジンに冷却水を強制循環させるものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a water pump 1 according to Embodiment 1 of the present invention, which is attached to a water-cooled engine and forcibly circulates cooling water through the engine.
このウォータポンプ1は、所謂遠心式のポンプであって、内部にインペラ室18(収容空間)を有するケーシング3と、上記インペラ室18に収容され、回転動作により吸い込んだ冷却水(流体)を遠心力により加圧して吐出するインペラ2とを備えている。
The water pump 1 is a so-called centrifugal pump comprises a
ケーシング3は、冷却水が流入する流入流路4を有する第1ケーシング5と、インペラ2(ハブ板22)を駆動する駆動軸6を支持するための軸支孔7を有する第2ケーシング8とで構成されており、両ケーシング5,8はボルト9を介して互いに締結されている。尚、以下の説明において、ポンプ軸心方向の吸込側(図1の右側)を「一側」と定義し、その反対側(図1の左側)を「他側」と定義するものとする。
The
流入流路4は、その一側から他側に向かって拡径するテーパ状に形成されている。流入流路4の一側端部には、配管接続穴15が形成されており、この接続穴15には、エンジンからの冷却水をポンプ1内に導くための流入管16が接続されている。
The
上記第1及び第2ケーシング8の合わせ面部17には、インペラ2の外周を囲むように渦状のインペラ室18(渦室)が形成されている。このインペラ室18には、インペラ2により加圧された冷却水をエンジン側に吐出するための吐出口(図示省略)が開口しており、この吐出口に流出流路が連通している。第2ケーシング8における第1ケーシング8との合わせ面には、インペラ室18の密閉性を確保するために、Oリング10が嵌め込まれたシール溝11が形成されている。
A spiral impeller chamber 18 (vortex chamber) is formed on the
上記インペラ2は、駆動軸6を介してエンジンのクランク軸に動力伝達可能に連結されている。駆動軸6は、軸支孔7に圧入されたベアリング20によって回動可能に支持されている。駆動軸6におけるベアリング20とインペラ室18との中間位置には、メカニカルシール19が取り付けられており、これにより、冷却水が軸支孔7に漏出するのを防止している。駆動軸6の他側端部には、駆動用ベルト(図示省略)を巻き掛けるポンププーリ21が取り付けられている。駆動用ベルトは、エンジンのクランク軸に取り付けられたクランクプーリ(図示省略)と該ポンププーリ21とに巻き掛けられている。
The
上記インペラ2は、樹脂製の一体成形品で構成されていて、図2に示すように、ポンプ軸心周りに回転駆動されるハブ板22と、該ポンプ軸心方向において該ハブ板22に対向するように配設され、中心部に冷却水を吸込むための吸込口を有するシュラウド24と、上記ハブ板22及び上記シュラウド24に連結され、ポンプ軸心周りに等間隔に並ぶ複数枚(本実施形態では7枚)の主羽根25とを備えている。シュラウド24の中心軸方向(ポンプ軸心方向に一致)の一側面43には、詳細は後述するように、補助羽根26が形成されている。
Said
上記ハブ板22は、円板状に形成されていて、その中心部には、駆動軸6が挿入される締結穴27を有するボス部28が形成されている。
The
上記シュラウド24は、上記流入流路4に連通する吸込口を有する円筒吸込部29と、円筒吸込部29のポンプ軸心方向の他側端部から径方向外側に向かって該他側に僅かに傾斜するシュラウド本体30とで構成されている(図1及び図2参照)。
The
主羽根25は、ポンプ軸心方向から見て、インペラ2の回転方向の前側に膨出する所定の翼型形状を有している(図4参照)。主羽根25の高さは、シュラウド24の外縁から径方向内側に向かって徐々に高くなり、シュラウド24の内縁において最大高さHとなる(図5参照)。
The
図3に示すように、主羽根25の回転方向前側の正圧面36とシュラウド24(シュラウド本体30)とが接続されるコーナ部41a、及び、該正圧面36とハブ板22とが接続されるコーナ部41bは、径方向から見て略直角に形成されている。これにより、冷却水(流体)の剥離が生じ難い正圧面36側では、冷却水の吐出容積を十分に確保することができる。
As shown in FIG. 3, the
シュラウド本体30における主羽根25との連結面(他側面)40とは反対側の面43(ポンプ軸心方向の一側面43)には、補助羽根26が形成されている。補助羽根26は、主羽根25と同様に7枚設けられていて、ポンプ軸心周りに周方向に等間隔に形成されている。
An
補助羽根26は、図4に示すように、ポンプ軸心方向から見て、主羽根25と同じ周方向位置(中心軸周りの位相位が同じ位置)に同じ形状で形成されている。すなわち、主羽根25は、ポンプ軸心方向から見たときには、主羽根25と重複するように該主羽根25に沿って形成されている。
As shown in FIG. 4, the
補助羽根26の高さは、図5に示すように、シュラウド24の外周側から中心側に向かって徐々に増加して、シュラウド24の内周縁部において円筒吸込部29と略同じ高さhになっている。すなわち、上記補助羽根26は、後述する流体漏れ規制部39の近傍から上記シュラウド24の外周縁まで延びている。そして、補助羽根26の最大高さhは、主羽根25の最大高さHの1/10以下(本実施形態では1/15)とされている。
As shown in FIG. 5, the height of the
第1ケーシング5(図1参照)における流入流路4の他側端部には、シュラウド24を受け入れるべく皿状に凹んだ皿状凹部5aが形成されている。
A dish-shaped
第1ケーシング5における皿状凹部5aを形成する壁部(ケーシング3内周面)とシュラウド24との間には、僅かに隙間が形成されており、この隙間により形成される隙間流路38は、上記流入流路4に連通している。隙間流路38における流入流路4側の端部には、流路断面積が、シュラウド本体30の一側面43と第1ケーシング5(第1ケーシングにおける皿状凹部5aの周壁部)との間の流路断面積よりも小さい流体漏れ規制部39が形成されている。
Between the wall (casing 3 inner peripheral surface) and a
流体漏れ規制部39は、円筒吸込部29の一側端面と、第1ケーシング5の皿状凹部5aの底壁面との距離dを十分に小さく(例えば、シュラウド本体30の一側面43と、皿状凹部5aの周壁面との距離Dの1/10以下)設定することで実現されている。すなわち、上記隙間流路38における上記流入流路4との連通部分が上記流体漏れ規制部39を構成していて、該流体漏れ規制部39は、上記流入流路4を形成するケーシング3内周面と上記吸込口を有する円筒吸込部29の内周面とが面一となるようシュラウド24における吸入口周縁が流入流路4におけるシュラウド24側の開口周縁に接近することで形成されている。
The fluid
尚、図1では、説明をわかり易くするために距離dは実際よりも大きめに描かれている。 In FIG. 1, the distance d is drawn larger than the actual distance for easy understanding.
以上のように構成されたウォータポンプ1が作動して、駆動軸6によりインペラ2が回転駆動されると、エンジンからの冷却水が流入流路4及び円筒吸込部29の吸込口を通じてインペラ2内に流入し、流入した冷却水は、インペラ2の主羽根25によって加圧されるとともにその遠心作用によってインペラ室18内に流入する。インペラ室18内に流入した冷却水は、不図示の吐出口から吐き出されてエンジンの各部に供給される。
And configured the water pump 1 is operated as described above, when the
ここで、ポンプ1が作動している状態では、流入流路4には負圧が生じているため、従来のポンプでは、インペラ室18内に流入した加圧後の冷却水が、隙間流路38を通って流入流路4内に漏出し、ポンプ効率が低下するという問題があった。
Here, since the negative pressure is generated in the
これに対して、上記実施形態では、上述の如くシュラウド本体30の一側面43に、周方向に等間隔に並ぶ補助羽根26を形成するようにしたことで、流入流路4の負圧に引き寄せられて該一側面43上に回り込んでくる流れ(図の二点鎖線で示す矢印の流れ)を、補助羽根26によって径方向外側に積極的に吐き出して、シュラウド本体30の一側と他側との圧力差を極力低減することができる。これによって、インペラ室18内に流入した冷却水が、流入流路4の負圧により、シュラウド本体30の一側面に回り込んで隙間流路38から該流入流路4内に漏出するのを防止することができる。
On the other hand, in the above embodiment, the
また、補助羽根26により冷却水を径方向外側に吐き出す(排除する)ことによって、シュラウド本体30の両面40,43の圧力差を低減して、その一側面43に回り込む流れを抑制することができる。すなわち、図6に模式的に示すように、シュラウド本体30の他側面40の圧力(図6の実線で示す圧力)は、主羽根25の通過に伴って周期的に変動(脈動)する。シュラウド本体30の一側面43における圧力は、補助羽根26を設けない場合には、流入流路4の負圧の影響を受けて、図6の一点鎖線で示すように、シュラウド本体30の他側面40の圧力に比べてかなり低い値を示すこととなるが、上述のように、補助羽根26を設けることによって、図6の2点鎖線で示す如く、該一側面43における圧力を全体的に押し上げて、シュラウド本体30の一側面43と他側面40との圧力差を低減することができる。よって、シュラウド本体30の他側から一側へと回り込む流れを確実に抑制することができ、延いては、冷却水の流入流路4への漏出を抑制することが可能となる。
Further, by discharging (excluding) the cooling water to the outside in the radial direction by the
さらに上記実施形態では、補助羽根26を、ポンプ軸心方向から見たときに、主羽根25と同じ周方向位置に形成するようにしたことで、シュラウド本体30の他側に生じる圧力変動の各ピークと、シュラウド本体30の一側に生じる圧力変動の各ピークとの位相位置を略一致させることができる。したがって、補助羽根26の周方向位置と主羽根25の周方向位置とを異ならせた場合に比べて、シュラウド本体30の両面40,43の圧力差の最大値Pd(一側面43の圧力ピーク値と他側面40の圧力ピーク値との差)を低減することができ、該圧力差Pdに起因して冷却水がシュラウド本体30の一側に回り込むのをより一層確実に抑制することができる。延いては、流入流路4内への冷却水の漏出を防止することが可能となる。
Further, in the above embodiment, the
さらに上記実施形態では、補助羽根26を、ポンプ軸心方向から見たときに、主羽根25と重複するように該主羽根25に沿って(主羽根25と同じ形状で)形成するようにしたことで、シュラウド本体30の一側に生じる圧力変動の各ピークの形状(高さ等)を、シュラウド本体30の他側に生じる圧力変動の各ピークの形状に近づけることができる。したがって、上記圧力差Pdをさらに低減することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
ここで、上記補助羽根26の高さhが高過ぎると、補助羽根26による冷却水の撹拌抵抗が大きくなってポンプ効率が低下してしまう恐れがある。これに対して、発明者等は鋭意研究の末、主羽根25の最大高さHに対する補助羽根26の最大高さhの比率が略1/10以下であれば、冷却水の流入流路4への漏出防止によるポンプ効率の向上効果が、撹拌抵抗の増加によるポンプ効率の低下を上回ることを見出して、上記実施形態ではこの比率を1/10以下の1/15に設定するようにしている。
Here, if the height h of the
ところで、上記実施形態では、ウォータポンプ1は、エンジンのクランク軸に動力伝達可能に連結されていて、エンジンの回転数変化に応じて、比較的広い回転数領域(例えば500rpm〜8000rpm)で作動することが要求される。しかしながら、ポンプ回転数が低い運転領域(例えば500〜1000rpmの領域)では、補助羽根26より冷却水に作用する遠心力が低下するため、シュラウド本体30の一側に回り込んだ冷却水を補助羽根26によって排除することができず、冷却水が隙間流路38を介して流入流路4内に漏出する可能性が高くなる。
By the way, in the said embodiment, the water pump 1 is connected with the crankshaft of an engine so that power transmission is possible, and operate | moves in a comparatively wide rotation speed area | region (for example, 500 rpm-8000 rpm) according to the rotation speed change of an engine. Is required. However, in an operation region where the pump speed is low (for example, a region of 500 to 1000 rpm), the centrifugal force acting on the cooling water from the
これに対して、上記実施形態では、流体漏れ流路38における流入流路4側の端部に、流路断面積が、シュラウド本体30とケーシング3(第1ケーシング5)との間の流路断面積に比べて十分に小さい流体漏れ規制部39を設けるようにしたことで、この流体漏れ規制部39が流体抵抗となって冷却水の漏出を抑制することができる。よって、ポンプ回転数が低い運転領域においても冷却水の漏出を確実に抑制することができ、回転数に拘わらず高いポンプ効率を実現することができる。
On the other hand, in the above-described embodiment, the end surface of the
また、上記実施形態では、補助羽根24の高さは、シュラウド24の外縁部において最も低くなっている。これにより、シュラウド24の外縁部とケーシング5との距離を、補助羽根26の高さが一定の場合に比べて小さくすることができる。よって、隙間流路38におけるインペラ室18側の端部の流路断面積を十分に小さくして、該隙間流路38への冷却水の流入をより一層確実に抑制することができる。
Moreover, in the said embodiment, the height of the auxiliary blade |
(実施形態2)
図7〜図9は、本発明の実施形態2を示し、補助羽根26の形状を上記実施形態1とは異ならせたものである。尚、図7では、図1とは異なりインペラ2についても断面として示している。図7〜9において、図1、図2、及び図5と実質的に同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を適宜省略する。
(Embodiment 2)
7 to 9 show the second embodiment of the present invention, in which the shape of the
すなわち、本実施形態では、補助羽根26は、上記実施形態1と同様にポンプ軸心方向から見て、主羽根25と同じ周方向位置に同じ形状で形成されているが、該補助羽根26の高さは、シュラウド24の外周側から中心側に向かって増加することなく一定に維持されている。これにより、補助羽根26より冷却水に作用する遠心力を可及的に高めることができる。
That is, in the present embodiment, the
(他の実施形態)
本発明の構成は、上記各実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記各実施形態では、補助羽根26は、ポンプ軸心方向から見て主羽根25と同じ形状に形成されているが、中心軸周りの位置が同じであれば必ずしも同じ形状である必要はない。
(Other embodiments)
The configuration of the present invention is not limited to the above embodiments, but includes various other configurations. In other words, required by the above SL embodiments, the
また、上記各実施形態では、ウォータポンプ1は、比較的広い回転数領域で作動するエンジン冷却用のポンプとされているが、例えば、作動回転数が固定されたポンプであってもよい。 In the above embodiments, the water pump 1 has been a pump for engine cooling operating in a relatively wide speed range, for example, operating speed may be a pump which is fixed.
また、上記実施形態1では、流入流路4は、その一側から他側に向かって拡径するテーパ状に形成されているが、これに限ったものではなく、内径一定のストレート状に形成するようにしてもよい(実施形態2の図7参照)。
Further, in the first embodiment, the
本発明は、特に、エンジン冷却用のウォータポンプに有用である。 The present invention is especially useful for the water pump for engine cooling.
H 主羽根の高さ
h 補助羽根の高さ
1 ウォータポンプ
2 インペラ
4 流入流路
18 インペラ室
22 ハブ板
24 シュラウド
25 主羽根
26 補助羽根
38 隙間流路
39 流体漏れ規制部
40 他側面(シュラウドにおける上記主羽根が連結される側の面)
43 一側面(シュラウドにおける上記主羽根が連結される側の面とは反対側の面)
H Height of main blade h Height of auxiliary blade 1 Water pump 2
2 4 shroud
25 Main feather
26
43 One side surface (surface on the opposite side to the surface on which the main blades are connected in the shroud)
Claims (3)
上記収容空間に収容され、回転動作により吸い込んだ流体を遠心力により加圧して吐出するインペラとを備えたウォーターポンプであって、
上記インペラは、中心軸周りに回転駆動されるハブ板と、該中心軸方向において該ハブ板に対向するように配設され、中心部に流体を吸い込むための吸入口を有するシュラウドと、上記ハブ板及び上記シュラウドに連結され、上記中心軸周りに所定の間隔を隔てて並ぶ複数の主羽根と、上記シュラウドにおける上記主羽根が連結される側の面とは反対側の面で、且つ、上記中心軸方向から見て上記複数の主羽根と同じ中心軸周りの位置に形成された複数の補助羽根とを備え、
上記ケーシング内には、上記インペラの吸入口に連通する流入流路と、上記収容空間における上記ケーシング内周面と上記シュラウドとの間に形成され、上記流入流路に連通する隙間流路とが設けられ、
該隙間流路における上記流入流路との連通部分は、上記流入流路を形成する上記ケーシング内周面と上記吸入口を形成する上記シュラウド内周面とが面一となるよう上記シュラウドにおける吸入口周縁が上記流入流路におけるシュラウド側の開口周縁に接近することで形成され、その流路断面積が、上記ケーシングと上記シュラウドにおける上記補助羽根が形成される面との間の流路断面積よりも小さい流体漏れ規制部を構成し、
上記補助羽根は、上記流体漏れ規制部近傍から上記シュラウドの外周縁まで延びていることを特徴とするウォーターポンプ。 A casing having an accommodating space inside,
A water pump including an impeller that is accommodated in the accommodation space and that pressurizes and discharges the fluid sucked in by a rotating operation by centrifugal force,
The impeller includes a hub plate that is driven to rotate about a central axis, a shroud that is disposed so as to face the hub plate in the direction of the central axis, and that has a suction port for sucking fluid into the center, and the hub is connected to the plate and the shroud, said plurality of main wings to Ri central axis circumferential aligned at a Tokoro interval constant, at the surface opposite to the side on which the main blade is connected in the shroud, and , and a plurality of auxiliary blades formed on positions around the same central axis as the upper Symbol plurality of main blade as viewed from the central axis direction,
In the casing, there are an inflow channel communicating with the inlet of the impeller, and a gap channel formed between the inner peripheral surface of the casing and the shroud in the housing space and communicating with the inflow channel. Provided,
The communicating portion of the gap channel with the inflow channel is a suction in the shroud so that the inner peripheral surface of the casing forming the inflow channel and the inner peripheral surface of the shroud forming the suction port are flush with each other. The periphery of the mouth is formed by approaching the opening periphery on the shroud side in the inflow channel, and the cross-sectional area of the channel is the cross-sectional area of the channel between the casing and the surface on which the auxiliary blades are formed in the shroud. A smaller fluid leakage regulating part,
The water pump according to claim 1, wherein the auxiliary blade extends from the vicinity of the fluid leakage restricting portion to an outer peripheral edge of the shroud .
上記補助羽根は、上記中心軸方向から見て、上記主羽根と同じ周方向位置に該主羽根と同じ形状になるように形成されていることを特徴とするウォーターポンプ。 The water pump according to claim 1,
The water pump , wherein the auxiliary blade is formed to have the same shape as the main blade at the same circumferential position as the main blade when viewed from the central axis direction.
上記補助羽根の高さは、上記主羽根の高さの略1/10以下であることを特徴とするウォーターポンプ。 The water pump according to claim 1 or 2,
The height of the auxiliary blade, water pump, characterized in that is less than approximately one-tenth of the height of the main blade.
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