JPH0762478B2 - ウエスコ型ポンプ機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はウエスコ型ポンプ機構に関する。

（従来技術） 従来のウエスコ型ポンプ機構を第１図，第２図，第16図
及び第17図に従って説明すると、第１図は自動車等の燃
料を燃料タンクにより汲み上げるための電動式燃料ポン
プを示すもので、第１図中、ポンプ機構200は燃料ポン
プの下部に配備されており、燃料の入口穴202を有して
ポンプ機構の下側のポンプ壁を構成するボデー204（第
２図参照）と、燃料ポンプの内部はほぼ中央に配置され
たモータ部（図示省略）のアーマチュア軸206に固定さ
れて回転駆動される第１インペラ208及び第２インペラ2
10と、これらの間に介在された環状の仕切プレート212
と、ポンプ機構200の上側のポンプ壁とともに上記モー
タ部との仕切壁を構成するカバー214とを有しており、
カバー214にはアーマチュア軸206が挿通する中央穴216
及びモータ部側への出口穴218が形成されている。220,2
22は第１インペラ208及び第２インペラ210をそれぞれ同
心で取囲んで配置されて半径方向のポンプ壁を形成する
環状の第１スペーサ及び第２スペーサである。ここで、
カバー214はケーシング221の端部にかしめつけられてお
り、カバー214には第２スペーサ222,仕切プレート212,
第１スペーサ220及びボデー204がこの順に重ねられてス
クリュ224〜224により固定されている。

ボデー204,仕切プレート212及びカバー214には第１イン
ペラ208及び第２インペラ210の外周部に形成された歯溝
208a,210aに対応する部位においてそれぞれ所定の角度
範囲で流路溝204a,212a及び212b（第１インペラ208及び
第２インペラ210側の両側）及び214aが形成されてい
る。これらの流路溝のうち流路溝204aと第１インペラ20
8側の流路溝212aとは第１スペーサ220の内周面との間で
入口穴202より仕切プレート212に設けられた連通穴226
に至る第１流路228を形成しており、第１スペーサ220の
内周部には上記入口穴202と連通穴226との円周方向の近
い側の角度範囲において半径方向内向きに突出しほぼ第
１インペラ208と同径の円弧面230aを有する隔壁230が形
成されて、この間の流体の流通を阻んでいる（第16図参
照）。一方流路溝214aと第２インペラ110側の流路溝212
bとは第２スペーサ222の内周面との間で連通穴226より
出口穴218に至る第２流路232を形成しており、第２スペ
ーサ222の内周部には連通穴226と出口穴202との円周方
向近い側の角度範囲において半径方向内向きに突出しほ
ぼ第２インペラ210と同径の円弧面234aを有する隔壁234
が形成されて、この間の流体の流通を阻んでいる（第17
図参照）。なお、第16図中の236〜236及び第17図中の23
8〜238はスクリュ224〜224を通すため第１スペーサ220
及び第２スペーサ222にそれぞれ形成された挿通穴であ
る。

さて、このような電動式燃料ポンプではモータ部に接続
端子240を介して通電しアーマチュア軸206を回転させる
と第１インペラ208及び第２インペラ210とが回転駆動さ
れ、図示しない燃料タンク内の燃料が入口穴202より汲
み上げられ、第１流路228より連通穴226を通って第２流
路232に導かれ、さらに出口穴202を通ってケーシング22
1内に入り、吐出口242を経て外部に導かれるようになっ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のようなウエスコ型のポンプ機構200では燃料が第
１流路228より連通穴226に、また第２流路232より出口
穴202に向けて流れる際に対応する隔壁230及び234の一
端側に螺旋渦流状態（このような螺旋渦流は例として第
1A図に矢印で示すように第１インペラ208の歯溝208a,20
8aに沿って半径方向外方に流れて流路228の半径方向壁
面に突き当たり、流路溝204a及び流路溝212aに沿って半
径方向内方に流れて再び歯溝208a,208aに沿って半径方
向外方に流れる循環流である。）で突き当たってそれぞ
れ第１インペラ208及び第２インペラ210の歯数×毎秒回
転数の周波数で変化する高周波音を発生し、これが騒音
の原因となっていた。

このため、例えば、実公昭第39−143号公報ではポンプ
内周壁の終端部分を接線方向に延長して出口穴に連結す
るウエスコ型ポンプの構成が提案されているが、このよ
うな構成では隔壁に衝突する流体の全体的な流速は緩和
されるものの、こにょうに緩和された流れにあっても高
速の螺旋渦流自体は依然として存在しているため、螺旋
渦流の隔壁への衝突とそれに伴う大きな圧力衝撃波の発
生は避けられず、騒音低減効果に乏しい欠点があった。

また他にもこのような隔壁への流体の衝突を緩和するた
めの構成として特公昭第39−9738号公報，同第39−1369
2号公報，特開昭第58−101263号公報及び実公昭第46−8
745号公報，同第47−21203号公報，さらには実開昭第52
−126303号公報に開示されたものがある。しかしなが
ら、これらは高速の螺旋渦流自体に起因する騒音の発生
の排除が不可能であり、あるいはそれを意図して特に構
成されたものではなく、またいずれもポンプ部を１つの
み備えた単段式のポンプに関するもので、複数段のポン
プを有する多段式のポンプにすぐさま適用できる汎用性
のあるものではなかった。

（問題点を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明はインペラをその軸方
向及び半径方向より取囲む壁部を備えて、内部にポンプ
室を形成する壁部材と、前記軸方向の壁部に円周方向に
互いに距離を隔てて設けられた軸方向の入口穴及び出口
穴と、前記入口穴より前記出口穴に至る一連の流路を形
成するため前記軸方向の壁部に各々設けられた流路溝
と、前記入口穴と前記出口穴との間を前記流路以外の部
位において仕切るため前記半径方向の壁部に設けられた
隔壁とからなるポンプ部を少なくとも１つ備えたウエス
コ型ポンプ機構であって、 前記ポンプ室の前記流路には、前記出口穴の適宜上流側
から前記出口穴に至りほぼ接線方向外側に延び、前記イ
ンペラの歯溝に重なる半径方向の寸法を徐々に狭める下
流側流路部分を形成し、 前記出口穴は前記インペラの前記歯溝を有する外周部に
近接しかつ前記隔壁に対し上流側で隣接する部位に配置
し、 前記下流側流路部分はその全長に亘り上流側の流路部分
とほぼ同幅に形成するとともに、前記出口穴の前記イン
ペラの半径方向の幅を前記下流側流路部分とほぼ同幅で
かつほぼ円周方向に長手方向を有する長穴状に形成した
ことを特徴とする。

（作用） イ．流体の流れに及ぼす作用 ポンプ室の下流側流路部分は、出口穴の適宜上流側から
該出口穴に至り、インペラの歯溝に重なる半径方向の寸
法を徐々に狭めて構成されているので、歯溝により流体
に加えられる半径方向内向きの流れが徐々に減少し、こ
のため螺旋渦流の発生が、徐々に抑制されて出口穴に至
る。流体はこの出口穴の部位で隔壁に衝突するが、螺旋
渦流が抑制されているため、衝突時における騒音の発生
が抑制される。

ここで、下流側流路部分は出口穴の適宜上流側からほぼ
接線方向で外側に延びているため、出口穴に至り円滑な
流れが得られるとともに、流路面積が徐々に拡大して流
速が弱まるため、騒音発生がさらに抑制される。

このように騒音が抑制された流体は出口穴を軸方向に流
れてポンプ外に出、あるいは次段のポンプ室内に至る。

さらに、このような出口穴の配置により、ポンプ部を複
数連設した多段式ポンプ機構に本発明を適用する場合に
は、出口穴が次段の入口穴を兼用するものであり、この
ような次段の入口穴を同様にインペラの周部に近接して
配置できるので、前段から次段に至る流体の流れが円滑
に行え、かつこの次段入口穴の部位からインペラの歯溝
により昇圧を行うことができる。

ロ．構造上の作用 螺旋渦流を減少させるための下流側流路部分は隔壁の上
流に隣接する出口穴においてその終端を有しており、出
口穴はインペラの歯溝を有する外周部に近接して配置さ
れている。このため、下流側流路部分は隔壁を越えない
角度範囲内に納まっており、かつ下流側流路部分の終端
部すなわち出口穴の、上流側流路に対する半径方向の変
位は非常に僅かで済む。

従って、下流側流路部分の形成及び出口穴位置の設定に
伴うポンプ部の変形は最小限で済み、ポンプ部全体の径
寸法への影響は殆どない。

さらに、このような出口穴の配置により、ポンプ部を複
数連設した多段式ポンプ機構に本発明を適用する場合に
は、出口穴が次段の入口穴を兼用するものであり、この
ような次段の入口穴を同様にインペラの周部に近接して
配置できるので、次段の入口穴近傍の流路の変形が僅か
で済む。

（実施例） 次に本発明の第１実施例〜第４実施例を第３図〜第15図
を参照して説明する。なお、これらの実施例はいずれも
上記従来例と同様な電動式燃料ポンプにおいて採用され
ている多段式のウエスコ型ポンプ機構に関するもので、
それらの先に従来例に関連して示した第１図と同様な面
での縦断面は共通しており、このため第１図において従
来例と対応する部品には括弧書きで番号を付してその詳
しい説明は省略し、かつ各実施例に関連する図中従来例
と同様な部品には同一符号を付して説明を省略する。

まず本発明の第１実施例を第３図〜第８図を参照して説
明すると、 第３図（従来例の第16図に対応）において、仕切プレー
ト12の第１インペラ208側の流路溝12aは流通穴26の中心
により流体の流れ方向とは逆方向に約45゜の位置により
同幅でほぼ接線方向に延びて第１インペラ208の外側ま
で延出する下流側溝部分12a1を有しており、この下流側
溝部分12a1は終端部近傍で元の溝部分とほぼ同心の円弧
状に滑らかに曲がり、終端部で直径方向とほぼ直角に交
わっている。流通穴26は上記下流側溝部分12a1と同幅で
円周方向に長手方向軸を有する長穴状に形成されてお
り、このため第１インペラ208の周部近傍でその外側に
位置している。また第１スペーサ20の内周面は流路溝12
aに沿った曲面状に形成されており、さらにその隔壁30
の円弧面30aの円周方向両端部は丸みを帯びてなだらか
に形成されている。

次に第４図（従来例の第17図に対応）において、カバー
14の流路溝14aは流通穴26に対応する位置を始端とする
上記仕切プレート12の下流側溝部分12a1と対称形状の上
流側溝部分14a1を有しており、終端部には出口穴18の中
心より流体の流れ方向とは逆方向に約45゜の位置より同
幅でほぼ接線方向に延びて第２インペラ210の外側まで
延出する下流側溝部分14a2を有しており、この下流側溝
部分14a2は終端部近傍で元の溝部分とほぼ同心の円弧状
に滑らかに曲がり、終端部で直径方向とほぼ直角に交わ
っている。出口穴18は上記下流側溝部分14a2と同幅で円
周方向に長手方向軸を有する長穴状に形成されており、
このため上記流通穴26と同様に第２インペラ210の周部
の近傍でその外側に位置している。また第２スペーサ22
の内周面は流路溝14aに沿った曲面状に形成されてお
り、さらにその隔壁34の円弧面34aの円周方向両端部は
丸みを帯びてなだらかに形成されている。

なお、詳しい図示は省略するが、ボデー４の流路溝4aは
仕切プレート12の流路溝12aと対称に形成されて相互の
間に入口穴２を始端とする流路28を形成しており、対応
する下流側溝部分4a1を有している。仕切プレート12の
第２インペラ210側の流路溝12bはまたカバー14の流路溝
14aと対称に形成されて相互の間に連通穴26を始端とす
る流路32を形成しており、対応する上流側溝部分12b1と
下流側溝部分12b2とを有している。

さて、次に上記流路構造による各ポンプ室の流路28,32
の変化をさらに第５図〜第８図に従って説明すると、流
路28は第５図に示した終端部前位置では第１インペラ20
8の先端部周囲に形成されており、終端部に近づくにつ
れ第６図に示すように第１インペラ208の先端部から遠
ざかって徐々にその流路面積を大にし、終端である連通
穴26位置では第７図に示すように完全に第１インペラ20
8から離れて流路面積を最大とする。また第８図に示し
た隔壁30位置では流路面積はほぼ零になる。

一方流路32は第７図に示した始端位置すなわち連通穴26
位置では流路面積は最大となっており、これにより下流
側に向うにつれ第２インペラ210の先端部に近づいて徐
々に流路面積を狭め、第８図に示した始端部後方位置で
は第２インペラ210の先端部周囲に位置している。これ
よりさらに下流側では、終端すなわち出口穴18に向うに
つれ第２インペラ210の先端部から遠ざかって徐々にそ
の流路面積を大とし、終端である出口穴18位置では第５
図に示したように完全に第２インペラ210から離れてそ
の流路面積を最大とする。また第６図に示した隔壁34位
置では流路面積はほぼ零となる。

次に上記実施例の作用に関し説明すると、入口穴２より
一段目のポンプ室の流路28内に導かれた燃料は第１イン
ペラ208の歯溝208aの作用により螺旋渦流となって終端
部に向かうが、終端部に近づくにつれ徐々に流路面積が
増大する。このため燃料流はデューザ効果によりその全
体としての流速を弱める。また流路28は徐々に第１イン
ペラ208の先端部より離れ、それに伴って第１インペラ2
08の歯溝208aの作用を受ける流路28部分が徐々に減少
し、すなわち歯溝208aのスラスト方向の流路部分が徐々
に塞がれ一方ラジアル方向の流路部分が徐々に増大され
るので、連通穴26位置では完全に歯溝208aの作用を受け
なくなる。従って歯溝208aによる螺旋渦流が弱められ、
このように燃料流はその全体としての流速を弱めかつ螺
旋渦流を弱めた状態で隔壁30に対し衝突することとなる
ので、衝撃力が小さくなり、騒音が大幅に低減する。流
体はついで連通穴26により次段のポンプ室の流路32によ
り導かれるが、連通穴26は第２インペラ210に対しその
周部に近接して配置されているため流体は流路32内に円
滑に流入し、同段のポンプ室においてこのような騒音低
減作用を受けて出口穴18へと導かれる。

次に本発明の第２実施例を第９図及び第10図を参照して
説明する。

本実施例は上記第１実施例の変形例であり、同様な部材
には同一符号を付してその説明は省略する。

本実施例において、第９図（従来例の第16図に対応）に
示すように、仕切プレート12の第１インペラ208側の流
路溝12aの下流側溝部分12a11は上記第１実施例と同様に
第１インペラ208の周部に近接して外側に位置する流通
穴26に至る直線部分を全く有さない滑らかな曲線状に形
成されており、また第10図（従来例の第17図に対応）に
示すように、カバー14の流路溝14aの上流側溝部分14a11
と下流側溝部分14a21も同様に直線部分を全く有さない
滑らかな曲線状に形成されている。

従って、本例の作用は上記第１実施例とほぼ同様である
が、流路28及び流路32の特に終端部の燃料の流れはさら
に円滑となり、騒音防止効果をさらに高めることができ
る。

次に本発明の第３実施例を第11図〜第13図を参照して説
明する。

本実施例も第１実施例の変形例であり、同様な部材には
同一符号を付してその説明は省略する。

本実施例において、第11図（従来例の第16図に対応）及
び第13図に示すように仕切プレート12に形成された流通
穴26aはその内側に第２インペラ210の歯溝210aの底部位
置になだらかにつながる斜面26a1を有している。一方、
第２スペーサ22の流通穴26aに相対する部位には上記斜
面26a1とほぼ平行な斜面22aが形成されており、カバー1
4の流路溝14aの上流側溝部分14a12につながっている。
ここで、この上流側溝部分14a12は第12図（従来例の第1
7図に対応）の上流側溝部分14a1と異なり、これにつな
がる溝部分と同一円周上に形成されている。

従って、本実施例において流路32はその始端より第２イ
ンペラ210の歯溝210aによる少昇圧作用を受けるので有
効昇圧流路長さが長くなり、上記第１実施例と同様な騒
音低減作用を保ちながらポンプ能力の向上すなわち吐出
流量の増大を図ることができる。

次に本発明の第４実施例を第14図及び第15図を参照して
説明する。

第14図（従来例の第16図に対応）において、仕切プレー
ト62の第１インペラ208側の流路溝62aは流通穴76の中心
より流体の流れ方向とは逆方向に約45゜の位置より同幅
でほぼ接線方向に延びて流通穴76になだらかな曲線状で
つながる下流側溝部分62a1を有している。この下流側溝
部分62a1は終端部近傍で元の溝部分とほぼ同心の円弧状
に滑らかに曲がり、終端部で直径方向とほぼ直角に交わ
っている。流通穴76は第１インペラ208の歯溝208aをほ
ぼ半分またいで位置している。また第１スペーサ70の内
周面は流路溝62aに沿った曲面状に形成されており、さ
らにその隔壁80の円弧面80aの円周方向両端部は丸みを
帯びてなだらかに形成されている。

次に第15図（従来例の第17図に対応）において、カバー
64の流路溝64aは流通穴76に対応する位置を始端とす
る、上記仕切プレート62の下流側溝部分62a1と対称形状
の、上流側溝部分64a1を有しており、終端部には出口穴
68の中心より流体の流れ方向とは逆方向に約45゜の位置
より同幅でほぼ接線方向に延びて出口穴68になだらかな
曲線状でつながる下流側溝部分64a2を有しており、この
下流側溝部分64a2は終端部近傍で元の溝部分とほぼ同心
の円弧状に滑らかに曲がり、終端部で直径方向とほぼ直
角に交わっている。出口穴68は上記下流側溝部分64a2と
同幅で円周方向に長手方向軸を有する長穴状に形成され
ており、第２インペラ210の歯溝210aをほぼ半分またい
で位置している。また第２スペーサ72の円周面は流路溝
64aに沿った曲面状に形成されており、さらにその隔壁8
4の円弧面84aの円周方向両端部は丸みを帯びてなだらか
に形成されている。

なお、本実施例においても上記実施例と同様第１図に示
すようにボデー54の流路溝54aは仕切プレート62の流路
溝62aと対称に形成されて相互の間に入口穴52を始端と
する流路78を形成しており、対応する下流側溝部分を有
している。仕切プレート62の第２インペラ210側の流路
溝62bはまたカバー64の流路溝64aと対称に形成されて相
互の間に連通穴76を始端とする流路82を形成しており、
対応する上流側溝部分と下流側溝部分とを有している。

上記第４実施例の作用は上記第１実施例とほぼ同様であ
るが、本実施例において流路78及び流路82は、終端部に
近づくにつれ徐々に流路面積が増大するが、終端部にお
いても対応する第１インペラ208及び第２インペラ210の
歯溝208a及び210aからは完全に離隔していないので、終
端部分におけるラジアル方向の流路部分の増大に伴う特
にインペラの低回転時における昇圧能力の低下を抑えつ
つ騒音低減効果を得ることができる。

上記第１〜第４実施例は全て第１インペラ208と第２イ
ンペラ210とを備えたすなわちポンプ室を２段備えた２
段式のポンプ機構に関するものであるが、３段以上のポ
ンプ室を備えたポンプ機構においても同様な構成を適用
できる。

（発明の効果） イ．流体の流れに及ぼす効果 本発明において、流体は下流側流路部分において、螺旋
渦流の減少と、流路面積の拡大による流速の減少とによ
り隔壁に衝突する際の騒音が著しく抑制される。

また、多段式ポンプ機構に本発明を適用する場合には、
このように騒音が減少された流体は前段から次段に至り
円滑に流れかつ次段入口穴の部位からインペラの歯溝に
より昇圧を行うことができるので、ポンプ能力を低下さ
せることなく騒音の抑制を行うことができる。

ロ．構造上の効果 下流側流路部分の形成及び出口穴位置の設定に伴うポン
プ部の変形は最小限で済み、本発明を多段式ポンプ機構
に適用した場合でもポンプ部全体の径寸法への影響は殆
どないので、ポンプ機構の大型化さらには大幅な構造的
改変を要せず騒音抑制効果に優れたポンプを提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は電動式燃料ポンプの従来例及び本発明の実施例
の一部に共通する縦断面図、第1A図は第１図の第１イン
ペラ側の流路溝を示す部分拡大図、第２図は第１図の底
面図、第３図〜第８図は本発明の第１実施例を示すもの
で、第３図及び第４図はそれぞれ第１図のＡ−Ａ線及び
Ｂ−Ｂ線断面に対応する図、第５図〜第８図はそれぞれ
第３図及び第４図のＣ−Ｃ線,D−Ｄ線及びＥ−Ｅ線断面
図、第９図及び第10図は第２実施例を示すもので、それ
ぞれ第３図及び第４図に対応する断面図、第11図〜第13
図は第３実施例を示すもので、第11図及び第12図はそれ
ぞれ第３図及び第４図に対応する断面図、第13図は第11
図及び第12図のＧ−Ｇ線断面図、第14図及び第15図は第
４実施例を示すもので、それぞれ第３図及び第４図に対
応する断面図、第16図及び第17図は従来例を示すもの
で、それぞれ第１図のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線断面に対応
する図である。 ２……入口穴 ４……ボデー 4a,12a,14a,12b,54a,62a,62b,64a……流路溝 12,62……仕切プレート 12a1,14a2,12b2,12a11,14a21,62a1,64a2……下流側溝部
分 14,64……カバー 18,68……出口穴 20,70……第１スペーサ 22,72……第２スペーサ 26,26a,76……流通穴 28,32,78,82……流路 120,170……スペーサ 208……第１インペラ 210……第２インペラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−87996（ＪＰ，Ａ) 特公 昭30−7835（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭39−13692（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭５−8661（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭39−143（ＪＰ，Ｙ１) 特公 昭57−12876（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インペラをその軸方向及び半径方向により
   取囲む壁部を備えて、内部にポンプ室を形成する壁部材
   と、前記軸方向の壁部に円周方向に互いに距離を隔てて
   設けられた軸方向の入口穴及び出口穴と、前記入口穴よ
   り前記出口穴に至る一連の流路を形成するため前記軸方
   向の壁部に各々設けられた流路溝と、前記入口穴と前記
   出口穴との間を前記流路以外の部位において仕切るため
   前記半径方向の壁部に設けられた隔壁とからなるポンプ
   部を少なくとも１つ備えたウエスコ型ポンプ機構であっ
   て、 前記ポンプ室の前記流路には、前記出口穴の適宜上流側
   から前記出口穴に至りほぼ接線方向外側に延び、前記イ
   ンペラの歯溝に重なる半径方向の寸法を徐々に狭める下
   流側流路部分を形成し、 前記出口穴は前記インペラの前記歯溝を有する外周部に
   近接しかつ前記隔壁に対し上流側で隣接する部位に配置
   し、 前記下流側流路部分はその上流側の流路部分とほぼ同幅
   に形成するとともに、前記出口穴の前記インペラの半径
   方向の幅を前記下流側流路部分とほぼ同幅でかつほぼ円
   周方向に長手方向を有する長穴状に形成したことを特徴
   とするウエスコ型ポンプ機構。