KR101053765B1 - 임펠러, 임펠러를 구비한 연료 펌프 및 연료 펌프를 구비한연료 공급 장치 - Google Patents

Abstract

연료 펌프는 실질적으로 동축의 외부 및 내부 펌프 챔버(50a, 50b)를 갖는다. 임펠러는 내부 베인 홈(55)을 형성하는 내부 펌프 챔버(50b)에 대응하는 격벽(55a)을 갖는다. 후방면(55c)은 각각의 내부 베인 홈(55)의 회전 방향에서의 후방측에 위치된다. 적어도 후방면(55c)의 반경 방향 내측은 반경 방향 내측으로부터 반경 방향 외측으로 회전 방향의 후방으로 기울어진다. 제1 라인(103)은 후방면(55c)의 반경 방향 내부 단부(55d)와 후방면(55c)의 반경 방향 외부 단부(55e)를 연결한다. 제2 라인(104)은 후방면(55c)의 반경 방향 내부 단부(104)로부터 반경 방향으로 연장한다. 제1 라인(103) 및 제2 라인(104)은 그 사이에서 후방 틸트각(α2)을 형성하고, 30°≤ α2 ≤80°의 관계를 만족한다.

연료 펌프, 임펠러, 외부 펌프 챔버, 내부 펌프 챔버, 외부 베인 홈, 내부 베인 홈

Description

임펠러, 임펠러를 구비한 연료 펌프 및 연료 펌프를 구비한 연료 공급 장치 {IMPELLER, FUEL PUMP HAVING THE IMPELLER, AND FUEL SUPPLY APPARATUS HAVING THE FUEL PUMP}

본 발명은 연료 펌프용 임펠러에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 임펠러를 구비한 연료 펌프에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 연료 펌프를 구비한 연료 공급 유닛에 관한 것이다.

종래의 공지된 터빈-타입 연료 펌프는 연료를 압력 하에 차량 엔진으로 공급하도록 차량의 연료 펌프에 장착된다.

이러한 타입의 연료 펌프는 연료 탱크의 하부에 구비된 보조 탱크 내에 장착된다. 이러한 구조에서, 차량이 움직이거나 경사를 올라가고, 연료 탱크 내의 연료의 액체 레벨이 틸트(tilt)될 때에도, 또는 연료 탱크 내의 연료의 액체 레벨이 연료 소모에 의해 감소될 때에도, 연료는 확실하게 추출 또는 배출될 수 있다. 보조 탱크는 연료 탱크로부터 연료가 채워지는 연료 용기이며, 따라서 연료 용기는 연료 탱크 내의 액체 레벨과 독립적인 액체 레벨로 연료를 저장할 수 있다.

보조 탱크에 연료를 채우는 구조로서, 예를 들어, US 5,596,970호는 연료 펌 프의 펌프 챔버를 개시한다. 연료 펌프의 펌프 챔버는 두 개의 열로 동축으로 형성된다. 이 구조에서, 외부측에 구비된 외부 펌프 챔버는 압력 하에 연료를 차량 엔진으로 공급하기 위해 사용되고, 내부측에 구비된 내부 펌프 챔버는 보조 탱크에 연료를 채우기 위해 사용된다. 또한, JP-A-2007-132196호는 임펠러의 베인 홈의 회전 방향에서의 후방측에 위치된 후방면의 전방 틸트각 또는 후방 틸트각을 특정함으로써 연료 펌프의 펌프 효율을 향상시키는 점을 개시한다. 후방면의 후방 틸트각은 후방면의 반경 방향 내측부를 후방면의 반경 방향 외측부와 연결하는 라인과, 반경 방향 내측 단부로부터 반경 방향으로 연장하는 라인 사이에 형성된다. 후방면의 전방 틸트각은 후방면의 회전축 방향에서의 중심과 후방면의 회전축 방향에서의 하나의 단부를 연결하는 라인과, 후방면의 회전 축에서의 중심으로부터 회전 접선 방향으로 연장하는 라인 사이에 형성된다.

US 5,596,970호에서와 같이, 펌프 챔버가 두 개의 열로 동축으로 형성될 때, 내부 펌프 챔버는 보조 탱크에 연료를 채우기 위해 사용되고, 임펠러의 원주 속도는 외부 펌프 챔버와 비교할 때 내부 펌프 챔버에서 감소한다. 따라서, 흡입 부압(negative-pressure)은 외부 펌프 챔버와 비교할 때 내부 펌프 챔버에서 감소된다.

따라서, 예를 들어 연료 탱크 내의 연료 잔류량이 감소하여 연료 탱크 내의 연료 액체 레벨이 펌프 장착 위치에 비해 감소될 때, 결국 내부 펌프 챔버의 연료는 다 소모되고, 내부 펌프 챔버 내의 흡입 부압은 매우 낮아진다. 그 결과, 연료는 연료 탱크로부터 내부 펌프 챔버로 추출될 수 없다. 연료가 낮은 흡입 부압에 서 내부 펌프 챔버로 추출될 수 있을 때에도, 가스(에어)가 펌프 효과를 생성하기 위해 내부 펌프 챔버로부터 배출되지 않는 경우, 연료는 보조 탱크로 펌핑될 수 없다.

이러한 문제를 해결하기 위해, JP-A-2007-132196호에 개시된 베인 홈 구조는 펌프 효율을 향상시키도록 US 5,596,970호의 내부 펌프 챔버용 임펠러의 베인 홈 형상부로서 사용될 수 있다. 그러나, 이 조합에서, 보조 탱크로 펌핑되는 연료는 압력면에서 과도하게 승압된다. 이러한 압력면에서의 과도한 승압은 연료 펌프의 구동 토크의 증가로 이어져 현재 소모에서의 증가를 발생시킨다.

상술한 문제 및 다른 문제의 관점에서, 본 발명의 목적은 낮은 토크로 연료를 안정되게 펌핑하도록 구성된 연료 펌프 임펠러를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 임펠러를 구비하고, 낮은 토크로 연료를 꾸준하게 펌핑하도록 구성된 연료 펌프를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 연료 펌프를 구비하고, 낮은 토크로 연료를 꾸준하게 펌핑하도록 구성된 연료 공급 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 연료 펌프용 임펠러는 실질적으로 서로 동축인 외부 펌프 챔버 및 내부 펌프 챔버를 구비하고, 임펠러는 적어도 내부 펌프 챔버에 대응하는 영역에 구비되고 회전 방향으로 배열되며, 각각이 서로 인접한 내부 베인 홈을 분할하는 복수의 격벽을 포함한다. 후방면은 각각의 내부 베인 홈의 회전 방 향에서의 후방측에 위치된다. 적어도 후방면의 반경 방향 내측은 반경 방향 내측으로부터 반경 방향 외측으로 회전 방향의 후방으로 기울어진다. 제1 라인은 후방면의 반경 방향 내부 단부와 후방면의 반경 방향 외부 단부를 연결한다. 제2 라인은 후방면의 반경 방향 내부 단부로부터 반경 방향으로 연장한다. 제1 라인 및 제2 라인은 그 사이에서 후방 틸트각(α2)을 형성한다. 후방 틸트각(α2)은 30°≤α2 ≤ 80°의 관계를 만족한다.

본 발명에 의하면, 낮은 토크로 연료를 안정되게 펌핑하도록 구성된 연료 펌프 임펠러, 연료 펌프 및 연료 공급 유닛을 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 이후의 상세한 설명에서 명백해진다.

(제1 실시예)

본 실시예의 차량용 연료 공급 유닛(1)은 도1 내지 도7을 이용하여 설명한다.

도1에 도시된 바와 같이, 연료 공급 유닛(1)은 연료 탱크(10)로부터 연료 탱크(10) 외측의 연료 소모 유닛으로 연료를 공급하도록 연료 탱크(10) 내에 수용된다. 본 실시예에서, 연료 소모 유닛은 예를 들어, 차량 엔진이다. 연료 공급 유닛(1)은 연료 탱크(10)의 하부에 구비된 보조 탱크(20) 및 보조 탱크(20) 내에 수용된 연료 펌프(30)를 갖는다.

연료 탱크(10)는 연료를 저장하기 위한 것이다. 본 실시예에서, 연료는 예를 들어, 가솔린이다. 보조 탱크(20)는 연료 탱크(10)의 하부에 구비된 연료 용기이며, 연료 탱크(10) 내의 연료의 액체 레벨과 독립적인 액체 레벨로 연료를 저장할 수 있다.

특히, 보조 탱크(20)는 바닥이 원통 또는 박스 형상인 수지로 형성된다. 본 실시예에서, 보조 탱크(20)는 원통 형상이다. 관통 홀(22)은 보조 탱크(20)의 하부(보조 탱크 하부, 21)에 구비되고, 연료 탱크(10)의 내부는 관통 홀(22)을 거쳐 보조 탱크(20)의 내부와 연통한다.

갭 공간(23)은 연료 탱크(10)의 하부와 보조 탱크 하부(21) 사이에 형성된다. 갭 공간(23)은 이물질을 제거하기 위해 연료 펌프(30)로 유동하는 연료를 여과하는 흡입 필터(90)를 수용할 수 있는 크기로 형성되고, 연료 탱크(10)의 내부와 연통한다.

관통 홀(22)에는 후술하는 연료 펌프(30)의 내부 펌프 챔버(50b)와 연통하는 내부 흡입 튜브(58)가 삽입된다. 내부 흡입 튜브(58)는 갭 간극(23)으로 연장하고, 흡입 필터(90)와 연결된다.

점검 밸브(58a)는 실질적으로 갭 간극(23)으로부터 내부 펌프 챔버(50b)로만 연료가 유동하도록 허용하는 내부 흡입 튜브(58)를 구비한다. 점검 밸브(58a)는 보조 탱크(20)로부터 내부 펌프 챔버(50b) 및 내부 흡입 튜브(58)를 거쳐 연료 탱크(10)로 유동하는 연료의 역류를 제한한다.

흡입 필터(91)도 연료 펌프(30)로 유동하는 연료를 여과하여 이물질을 제거 하도록 보조 탱크(20) 내의 보조 탱크 하부의 상면에 구비된다. 흡입 필터(91)는 후술하는 연료 펌프(30)의 외부 펌프 챔버(50a)와 연통하는 외부 흡입 튜브(59)와 연결된다.

연료 펌프(30)는 모터부(40), 펌프부(50), 수지 커버 단부(70) 등을 갖도록 구성된다. 모터부(40)에는 회전을 위한 전력이 공급된다. 펌프부(50)에는 연료를 추출하고 배출하기 위한 회전 구동력이 모터부(40)로부터 공급된다. 수지 커버 단부(70)는 펌프부(50)로부터 배출된 연료를, 연료 펌프(30)의 내부로부터 연료 탱크(10)의 외부로 안내하는 배출 유로를 형성한다.

우선, 모터부(40)는 브러시를 구비한 공지된 DC 전동 모터이다. 특히, 모터부는 원통형 하우징(41)의 내부 원주면을 따라 주기적으로 구비된 영구 자석(42)의 반경 방향 내측에 전동자(43)가 회전 가능하게 구비된 구성이다. 또한, 전동자(43)의 코일(미도시)은 전동자(43) 자체가 회전하는 것에 의해 전류가 인가된다. 브러시가 없는 모터가 모터부(40)에 사용될 수 있다.

전동자(43)의 코일에는 커버 단부(70) 상에 구비된 커넥터부(72)의 단자, 커버 단부(70) 내에 구비된 브러시 및 전동자(43) 내에 구비된 정류자(이들 모두 도시되지 않음)를 거쳐 외부 동력 공급원으로부터 전력이 공급된다. 커버 단부(70)는 코킹 등에 의해 하우징(41)의 하나의 단부측에 고정된다. 더 자세하게, 커버 단부(70)는 도1에 도시된 바와 같은 장착 상태에서 하우징(41)의 상단부측에 고정된다.

전동자(43)의 회전축(44)은 펌프부(50)와 커버 단부(70) 모두의 중심에 구비 된 베어링으로 지지된다. 또한, 회전축(44)의 펌프부(50)의 측면에서의 회전축(44)의 단부는 펌프부(50)의 임펠러(51)와 연결된다.

이러한 구조에서, 전동자(43)를 회전시키기 위한 전류가 모터부(40)에 인가될 때, 임펠러(51)는 전동자(43)와 함께 회전하여, 펌프부(50)는 펌프 작동을 수행한다. 펌프부(50)의 펌프 작동에 의해 펌프부(50)로부터 하우징(41) 내의 연료 챔버(45)로 유동하는 연료는 커버 단부(70)의 원통형 배출구(71) 내에 형성된 배출 유로를 통해 연료 탱크(10)의 외부로 유동한다.

펌프부(50)는 임펠러(51), 펌프 챔버 케이싱(52) 및 펌프 챔버 커버(53)를 갖도록 구성된다. 더 자세하게, 임펠러(51)는 펌프 챔버 케이싱(52) 및 펌프 챔버 커버(53)에 의해 형성된 케이싱 내에서 회전축(44)에 대해 회전 가능하게 수용된다.

임펠러(51)는 도3 내지 도6에서 상세히 설명한다. 도3a는 회전축 방향에서 관측한 임펠러(51)의 전체적인 정면도를 도시한다. 도3b는 도3a의 임펠러(51) 주연부의 확대도를 도시한다. 도4는 임펠러(51)가 케이싱 내에 수용된 상태의 경사 단면도를 도시한다.

임펠러(51)는 수지로 형성된 디스크형 부재이다. 도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 임펠러(51)는 운동량을 연료로 전달하기 위해 형성된 복수의 외부 베인 홈(54) 및 내부 베인 홈(55)을 갖는다. 외부 베인 홈(54) 및 내부 베인 홈(55)은 회전 방향에서 동축으로 두 개의 열로 구비된다.

더 자세하게, 링(51a)은 임펠러(51)의 최외측 주연부에 구비된다. 외부 베 인 홈(54)은 링(51a)의 반경 방향 내측에 구비된다. 내부 베인 홈(55)은 외부 베인 홈(54)의 반경 방향 내측에 구비된다.

먼저, 외부 베인 홈(54)을 설명한다. 도3a, 도3b 및 도4에 도시된 바와 같이, 회전 방향으로 서로 인접한 외부 베인 홈(54)은 V형 격벽(54a)으로 분할된다. 도4에 도시된 바와 같이, V형 격벽(54a)은 임펠러(51)의 회전 축 방향(두께 방향)에서의 대략 중심으로부터 임펠러(51)의 회전 축 방향에서 양측에의 단부면(51b)으로 회전 방향의 전방으로 기울어진다. 즉, 격벽(54a)은 단부면(51b)의 양측이 회전 축 주변의 원통형 섹션에서 회전 방향의 전방으로 기울어지도록 실질적으로 V형으로 형성된다.

각각의 외부 베인 홈(54)에서, 격벽은 외부 베인 홈(54)의 반경 방향 내측으로부터 이의 반경 방향 외측으로 돌출한다. 격벽(54b)은 회전 축 방향에서의 반경 방향 내측에서 홈(54)의 일부를 분할한다. 따라서, 외부 베인 홈(54)의 격벽(54b)의 반경 방향 외측에서, 임펠러(51)의 단부면(51b)으로 형성된 공간은 서로 연통한다.

또한, 도5의 외부 베인 홈(54)의 확대도에 도시된 바와 같이, 외부 베인 홈(54)의 회전 방향에서의 후방측에 위치된 후방면(54c)에서, 적어도 반경 방향 내측은 반경 방향 내측으로부터 반경 방향 외측으로 회전 방향의 후방으로 기울어진다. 즉, 격벽(54a)의 회전 방향에서의 전방면에 위치된 면에서, 적어도 반경 방향 내측은 반경 방향 내측으로부터 반경 방향 외측으로 회전 방향의 후방으로 기울어진다.

후방 틸트각(α1)은 라인(101)과 라인(102) 사이에 형성된다. 라인(101)은 후방면(54c)의 반경 방향 내부 단부(54d)와 회전 축에 수직인 평면에서의 반경 방향 외부 단부(54e)를 연결한다. 라인(102)은 반경 방향 내부 단부(54d)에서부터 임펠러(51)의 반경 방향으로 연장한다. 후방 틸트각(α1)은 대략 15°≤ α1 ≤ 30°의 범위이다.

다음으로, 내부 베인 홈(55)을 설명한다. 내부 베인 홈(55)의 구성은 외부 베인 홈(54)의 구성과 기본적으로 동일하다. 특히, 회전 방향에서 서로 인접한 내부 베인 홈(55)은 회전 방향에서 전방으로 기울어진 V형 격벽(55a)으로 분할된다. 반경 방향 내측에서 각각의 내부 베인 홈(55)의 일부는 격벽(55b)으로 분할된다.

또한, 도6의 내부 베인 홈(55)의 확대도에 도시된 바와 같이, 내부 베인 홈(55)의 회전 방향에서의 후방측에 위치된 후방면(55c)에서, 적어도 반경 방향 내측은 반경 방향 내측으로부터 반경 방향 외측으로 회전 방향의 후방으로 기울어진다. 즉, 격벽(55a)의 회전 방향에서의 전방측에 위치된 면에서, 적어도 반경 방향 내측은 반경 방향 내측으로부터 반경 방향 외측으로 회전 방향의 후방으로 기울어진다.

후방 틸트각(α2)은 라인(제1 라인, 103)과 라인(제2 라인, 104) 사이에 형성된다. 라인(103)은 후방면(55c)의 반경 방향 내측 단부(55d)와 회전 축에 직교하는 면에서의 반경 방향 외측 단부(55e)를 연결한다. 라인(104)은 반경 방향 내측 단부(55d)로부터 임펠러(51)의 반경 방향으로 연장한다. 후방 틸트각(α2)은 대략 30°≤ α2 ≤ 80°의 범위이다.

도3을 참조하면, D형 홀(51c)이 임펠러(51)의 각각의 내부 베인 홈(55)의 반경 방향 내측에 형성된다. D형 홀(51c)은 임펠러(51)의 양 단부면(51b)을 관통한다. D형 홀(51c)은 모터부(40)의 회전 축(44)의 D형부와 실질적으로 끼워 맞춰진다.

도2에 도시된 바와 같이, 펌프 챔버 케이싱(52) 및 펌프 챔버 커버(53)는 알루미늄으로 대표되는 금속(예를 들어, 알루미늄 다이 캐스트), 또는 우수한 연료 저항성 및 고강도를 갖는 수지 재료로 형성된다. 먼저, 펌프 챔버 케이싱(52)은 임펠러(51)를 수용하기 위해 실질적으로 원통 형상으로 형성된다. 오목부(52a)는 펌프 챔버 케이싱(52) 내에 형성된다.

오목부(52a)는 회전 축 방향으로 깊이를 갖고, 이 깊이는 임펠러(51)의 두께보다 약 5μm 내지 50μm 두껍다. 이러한 구조에서, 펌프 챔버 커버(53) 및 펌프 챔버 케이싱(52)에 의해 형성된 케이싱의 회전 축 방향에서의 치수와 임펠러(51)의 회전 축 방향에서의 치수는 그 사이에서 소정의 갭을 형성하도록 설정된다.

또한, 외부 펌프 채널(52b) 및 내부 펌프 채널(52c)은 오목부(52a)의, 임펠러(51)와 대면하는 면 내에 소정 각도의 범위를 넘어 실질적으로 아치형으로 형성된다. 외부 펌프 채널(52b) 및 내부 펌프 채널(52c)은 임펠러(51)의 회전에 따라 연료의 유동을 허용한다.

외부 펌프 채널(52b) 및 내부 펌프 채널(52c)은 임펠러(51)의 외부 베인 홈(54) 및 내부 베인 홈(55)의 배열에 따르는 각각의 위치에 형성된다. 연료 챔버용 배출구(52d)는 펌프 챔버 케이싱(52)의 외부 펌프 채널(52b)의 회전 방향에서의 후단부에 구비된다. 배출구(52d)는 하우징(41) 내의 연료 챔버(45)와 연통한다.

한편, 펌프 챔버 커버(53)는 대략 디스크 형으로 형성되고, 펌프 챔버 케이싱(52)에 코킹 등에 의해 고정된다. 펌프 챔버 커버(53)는 도1에 도시된 장착 상태에서 하단부에 구비되고, 하우징(41)의 커버 단부(70)가 장착되는 측의 대향측에 위치된다. 펌프 챔버 커버(53)는 펌프 챔버 케이싱(52)에 대한 소정 위치에 위치된다.

도2에 도시된 바와 같이, 펌프 챔버 커버(53)의 임펠러(51)에 대면하는 면에서, 외부 펌프 채널(53b) 및 내부 펌프 채널(53c)도 소정의 각도 범위를 넘어 아치형으로 형성된다. 이러한 구조에서, 외부 펌프 채널(53b) 및 내부 펌프 채널(53c)은 임펠러(51)의 회전 축에 따라 연료의 유동을 허용한다. 또한, 외부 펌프 채널(53b) 및 내부 펌프 채널(53c)은 임펠러(51)의 외부 베인 홈(54) 및 내부 베인 홈(55)의 배열에 따르는 위치에 각각 형성된다.

펌프 챔버 커버(53)에서, 외부 흡입 튜브(59) 및 내부 흡입 튜브(58)는 일체로 형성된다. 또한, 임펠러(51)의 회전 방향에서 외부 펌프 채널(53b)의 선단부는 외부 흡입 튜브(59) 내의 흡입 유로와 연통하고, 내부 펌프 채널(53c)의 회전 방향에서의 선단부는 내부 흡입 튜브(58) 내의 흡입 유로와 연통한다. 또한, 보조 탱크(20)와 연통하는 보조 탱크용 배출구(53d)는 내부 펌프 채널(53c)의 회전 방향에서의 후단부에 구비된다.

이러한 구조에서, 외부 펌프 챔버(50a)는 펌프 챔버 케이싱(52)의 외부 펌프 채널(52b), 임펠러(51)의 외부 베인 홈(54) 및 펌프 챔버 커버(53)의 외부 펌프 채 널(53b)에 의해 형성된다. 또한, 내부 펌프 챔버(50b)는 펌프 챔버 케이싱(52)의 내부 펌프 채널(52c), 임펠러(51)의 내부 베인 홈(55) 및 펌프 챔버 커버(53)의 내부 펌프 채널(53c)에 의해 형성된다.

또한, 본 실시예에서는, US 5,596,970호에 개시된 바와 유사하게, 내부 펌프 챔버(50b)는 연료 탱크(10)로부터 공급된 연료로 보조 탱크(20)를 채우기 위해 사용되고, 외부 펌프 챔버(50a)는 보조 탱크(20)로부터 연료 소모 유닛으로 압력 하에 연료를 공급하기 위해 사용된다.

다음으로, 상술한 구성을 갖는 본 실시예의 연료 공급 유닛의 작동에 대해 설명한다. 도시되지 않은 차량 출발 스위치가 켜져서 전력이 배터리로부터 커넥터(72)를 통해 연료 펌프(30)로 공급될 때, 모터부(40)의 전동자(43)가 회전한다. 이후, 임펠러(51)는 전동자(43)의 회전 축(44)과 함께 회전한다.

임펠러(51)가 회전하고, 이에 따라 내부 펌프 챔버(50b)가 펌프 작동을 수행할 때, 연료 탱크(10) 내의 연료는 갭 공간(23), 흡입 필터(90), 내부 흡입 튜브(58), 내부 펌프 챔버(50b) 및 보조 탱크(20)용 배출구(53d)를 통해 순차적으로 유동하고, 결국 보조 탱크(20)를 채운다.

또한, 외부 펌프 챔버(50a)가 펌프 작동을 수행할 때, 보조 탱크(20) 내의 연료는 흡입 필터, 외부 흡입 튜브(59), 외부 펌프 챔버(50a) 및 연료 챔버(45)용 배출구(52d)를 통해 순차적으로 유동하고, 결국 연료 챔버(45)로 배출된다. 연료 챔버(45)로 배출된 연료는 전동자(43)를 냉각시키면서 전동자(43)의 주연부를 통과하고, 원통형 배출구(71)로부터 연료 탱크(10)의 외측으로 배출된다.

여기서, 본 실시예의 연료 펌프(30)의 작동 원리를 설명한다. 외부 펌프 챔버(50a)의 작동 원리는 내부 펌프 챔버(50b)의 작동 원리와 기본적으로 동일하기 때문에, 외부 펌프 챔버(50a)의 작동 원리만 도4를 참조하여 설명한다.

외부 흡입 튜브(59)로부터 외부 펌프 챔버(50a)로 추출된 연료는 임펠러(51)의 회전에 따라 외부 흡입 튜브(59) 측으로부터 연료 챔버(45)용 배출구(52d) 측으로, 외부 펌프 채널(52b, 53b)을 통해 유동한다. 연료의 이러한 유동에서, 연료는, 임펠러(51)의 회전 축 방향에서의 양 측 사이에서 연료가 대칭으로 회전하는 스월(swirl) 유동(300)을 일으키도록 격벽(54b)에 의해 안내되면서 유동한다.

스월 유동(300)을 생성시킴으로써, 연료는 외부 펌프 채널(52b, 53b)로부터 각각의 외부 베인 홈(54)으로의 유동 및 각각의 외부 베인 홈(54)으로부터 외부 펌프 채널(52b 및 53b)로의 유동을 반복한다. 이로써, 회전 방향에서의 운동량은 외부 베인 홈(54)으로부터 연료로 전달되어, 연료의 압력이 증가한다.

본 실시예에서, 외부 베인 홈(54)의 후방 틸트각(α1)은 상술한 바와 같이, 약 15°≤ α1 ≤ 30°의 범위로 설정되기 때문에, US 5,596,970호에 미리 개시된 바와 같이 높은 펌프 효율이 외부 펌프 챔버(50a)에 의해 생성될 수 있다. 한편, 내부 베인 홈(55)의 후방 틸트각(α2)은 30°≤ α2 ≤ 80°로 설정되기 때문에, 연료를 내부 펌프 챔버(50b)로 펌핑하는데 필요한 흡입 부압은 안정되게 생성될 수 있다.

본 작동은 도7에 따라, 더 상세히 설명한다. 도7은 내부 베인 홈(55)의 후방 틸트각(α2)과 흡입 부압 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 더 상세하게, 그래프는 도1에 도시된 연료 액체 레벨(400)이 펌프 장착 위치(401)보다 낮고, 가스(에어)가 내부 펌프 챔버(50b)를 채울 때 임펠러(51)가 부하없이 5000rpm으로 회전하는 경우 흡입 부압의 측정 결과를 도시한다. 펌프 장착 위치(401)는 임펠러(51)의 최저면 위치에 대응한다.

도7에 지시된 바와 같이, 후방 틸트각(α2)이 30°≤α로 설정될 때, 이로써 연료를 내부 펌프 챔버(50b)로 펌핑하는데 필요한 안정한 흡입 부압이 발생될 수 있다. 한편, 각(α2)이 α2 < 30°로 설정될 때, 흡입 부압이 적기 때문에 보조 탱크(20)는 연료로 채워질 수 없고, 연료는 충분하게 추출될 수 없다.

각(α2)이 80°< α2로 설정될 때, 도3b에 도시된 내부 베인 홈의 내경 측에서의 단부로 형성된 내접 원(402)의 접선과 비교하면 각각의 내부 베인 홈(55)의 후방면(55c)은 회전 방향의 후방(반경 방향 내측)에서의 후방으로 기울어지므로, 내부 베인 홈(55)의 후방면(55c)은 효율적으로 형성될 수 없다. 따라서, 내부 베인 홈(55)의 후방 틸트각(α2)은 30°≤ α2 ≤ 80°로 설정되고, 이로써 연료가 내부 펌프 챔버(50b) 내에 존재하지 않을 때에도, 연료는 연료 탱크(10)로부터 보조 탱크(20)로 펌핑될 수 있다.

또한, 내부 펌프 챔버(50b)는 외부 챔버(50a)와 비교할 때 반경 방향 내측에 구비된다. 따라서, 외부 펌프 챔버(50a)에서, 임펠러(51)의 원주 속도는 연료의 압력을 효율적으로 증가시키는데 사용되어서, 연료는 보조 탱크(20)로부터 연료 탱크(10)의 외측으로 압력 하에 공급될 수 있다. 또한, 내부 펌프 챔버(50b)에서, 연료 압력의 불필요한 승압은 제한될 수 있다.

그 결과, 내부 펌프 챔버(50b) 내의 구동 토크의 증가는 억제되고, 그 결과 연료는 연료 탱크(10)로부터 보조 탱크(20)로 낮은 토크로 펌핑될 수 있다.

(제2 실시예)

제1 실시예에서, 내부 베인 홈(55)의 기본 구성은 외부 베인 홈(54)의 기본 구성과 실질적으로 동일하고, 외부 및 내부 베인 홈(54, 55)은 각각 서로 상이한 후방 틸트각(α1, α2)을 갖는다. 이와 반대로, 본 실시예에서는 도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에서 외부 베인 홈(54)과 상이한 구성을 갖는 내부 베인 홈(55x)이 사용된 예를 설명한다.

도8a 및 도8b는 제1 실시예의 도3a 및 도3b에 각각 대응하는 도면을 도시하고, 여기서, 도8a는 본 실시예에서 임펠러(51)의 회전 축 방향에서 관측한 전체적인 정면도를 도시하고, 도8b는 도8a의 임펠러(51)의 주연부의 확대도를 도시한다. 도8a 및 도8b에서, 제1 실시예와 실질적으로 유사하거나 동일한 부분은 동일한 부호로 각각 표시된다. 이는 실질적으로 다음에 설명되는 다른 실시예에서도 동일하다.

도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 격벽(55b)은 각각의 내부 베인 홈(55x) 내에 구비되지 않는다. 따라서, 도4에서 설명된 스월 유동(300)은 제1 실시예의 구조와 비교할 때 본 실시예의 내부 펌프 챔버(50b)에서 발생되기 어렵다. 또한, 내부 베인 홈(55x)의 후방면(55cx)은 회전 축 방향에서의 하나의 단부 측에서 다른 단부로 회전 방향의 후방으로 기울어진다.

더 상세하게, 도9에 도시된 바와 같이, 후방면(55cx)은 펌프 챔버 커버(53) 측의 단부에서부터 회전 축 주변의 원통형 면에서의 펌프 챔버 케이싱(52) 측의 단부로 회전 방향의 후방으로 기울어진다. 도9는 도8b의 IX, XI, XVII, XVIII, XIX-IX, XI, XVII, XVIII, XIX 선에 따르는 회전 축 주변의 원통형 단면도이다.

회전 축 주변의 원통형 면 상에서, 경사각(β)은 라인(제3 라인, 105)과 라인(제4 라인, 106) 사이에 형성된다. 라인(105)은 펌프 챔버 커버(53) 측에서의 후방면(55cx)의 단부(55fx)와 펌프 챔버 케이싱(52) 측에서의 후방면(55cx)의 단부(55gx)를 연결한다. 라인(106)은 펌프 챔버 커버(53) 측의 단부(55fx)로부터 회전 방향의 후방측에 접선 방향으로 연장한다. 경사각(β)은 후방면(55cx)의 반경 방향에서의 전체 영역 내에서 65°≤β < 90°의 범위이다.

본 실시예에서, 경사각(β)은 후방면(55cx)의 반경 방향에서의 전체 영역 내에서 대략 동일하게 설정된다. 이와 달리, 반경 방향 내부 주연측에서 원통형 면 상의 하나의 경사각(β)은 반경 방향 외부 주연측에서 원통형 면 상의 다른 경사각(β)과 상이할 수 있다. 예를 들면, 경사각(β)은 내부 주연측으로부터 외부 주연측으로 점차로 감소될 수 있다.

다른 구성 요소는 제1 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 실시예의 연료 공급 유닛(1)이 작동할 때, 외부 펌프 챔버(50a)는 제1 실시예와 실질적으로 동일한 방법으로 작동한다.

또한, 본 실시예에서, 내부 베인 홈(55x)의 경사각(β)은 65°≤β < 90°로 설정된다. 이러한 구조에서, 연료 표면(400)이 펌프 장착 위치(401)보다 낮고 가스(에어)가 내부 펌프 챔버(50b)를 채울 때, 에어는 내부 펌프 챔버(50b)로부터 배 출될 수 있어서 내부 펌프 챔버(50b)는 소정의 펌프 효율을 생성할 수 있다.

본 작동은 도10에 따라 설명한다. 도10은 내부 베인 홈(55x)의 경사각(β)과 내부 펌프 챔버(50b)의 펌핑 유동율 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 시험 조건은 도7의 경우와 실질적으로 동일하다. 도10에 표시된 바와 같이, 경사각(β)은 65°≤β < 90°로 설정되고, 이로써 펌핑 유동율은 충분하게 확보될 수 있다. 따라서, 연료는 연료 탱크(10)로부터 보조 탱크(20)로 충분하게 펌핑될 수 있다. 한편, 각(β)이 β < 65°로 설정될 때, 내부 펌프 챔버(50b)로의 펌핑 유동율은 현저하게 감소된다.

경사각(β)이 90°일 때, 후방면(55cx)은 회전 축 방향과 평행하다. 이 경우, 내부 베인 홈(55x)의 후방면(55cx)은 회전 축 방향에서 하나의 단부측으로부터 다른 단부로 회전 방향에서의 후방으로 기울어지지 않는다. 이러한 경우에도, 도10에 도시된 바와 같이, 연료는 연료 탱크(10)로부터 보조 탱크(20)로 펌핑될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 연료가 내부 펌프 챔버(50b) 내에 존재하지 않을 때에도, 연료는 연료 탱크(10)로부터 보조 탱크(20)로 낮은 토크로 확실히 펌핑될 수 있다.

(제3 실시예)

본 실시예에서는, 내부 베인 홈(55)의 V형 격벽(55a)의 형상을 설명하고, 이로써 제1 실시예와 비교할 때 높은 펌프 효율(ηb)이 내부 펌프 챔버(50b)에 의해 생성되는 예를 설명한다.

특히, 도11에 도시된 바와 같이, 전방 틸트각(γ)은 라인(제9 라인, 107)과 라인(제10 라인, 108) 사이에 형성된다. 라인(107)은 회전 축 주변의 원통형 면 상의 후방면(55c)의 회전 축 방향 중심(55h)과 후방면(55c)의 회전 축 방향에서의 하나의 단부(55i)를 연결한다. 라인(108)은 후방면(55c)의 회전 축 방향에서의 중심(55h)으로부터 회전 방향에서의 전방측에 접선 방향으로 연장한다. 전방 틸트각(γ)은 70°≤ γ < 90°의 범위이다. 도11은 본 실시예에서 도8b의 IX, XI, XVII, XVIII, XIX-IX, XI, XVII, XVIII, XIX 선에 따르는 단면도에 대응하는 단면도를 도시한다.

다른 구성 요소는 제1 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 실시예의 연료 공급 유닛(1)이 작동할 때, 외부 펌프 챔버(50b)는 제1 실시예와 동일한 방법으로 유사하게 작동한다.

또한, 본 실시예에서, 내부 베인 홈(55)의 전방 틸트각(γ)이 70°≤ γ < 90°로 설정되기 때문에, 연료 표면(400)이 펌프 장착 위치(401)보다 낮고, 가스(에어)가 내부 펌프 챔버(50b)를 채울 때에도, 내부 펌프 챔버(50b)의 펌프 효율은 안정적으로 높게 유지될 수 있다.

본 작동은 도12에 따라 설명한다. 도12는 내부 베인 홈(55)의 전방 틸트각(γ)과 내부 펌프 챔버(50b)의 펌프 효율(ηb) 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 시험 조건은 도7의 경우와 실질적으로 동일하다. 도12에 표시된 바와 같이, 전방 틸트각(γ)은 70°≤γ < 90°의 범위로 설정되고, 이로써 펌프 효율은 안정적으로 높게 유지될 수 있다.

본 효과는 전방 틸트각(γ)이 70°≤γ < 90°로 설정되는 것으로 인해 생성될 수 있고, 이로써 연료는, 내부 펌프 챔버(50b)의 내부 펌프 채널(52c, 53c) 내에서 과도한 스월 유동을 발생시키지 않아서 연료의 압력이 지나치게 증가되지 않게 전달될 수 있다. 한편, 각(γ)이 γ < 70°로 설정될 때, 과도한 스월 유동이 발생되어 펌프 효율에서의 현저한 감소로 이어진다.

내부 펌프 챔버(50b)의 펌프 효율(ηb)은 다음의 식 F1 으로 정해진다.

ηb = (P*Q)/(Tb*R) ...... (F1)

P는 내부 펌프 챔버(50b)의 배출 압력을 나타내고, Q는 내부 펌프 챔버(50b)의 펌핑 유동율을 나타내고, Tb는 내부 펌프 챔버(50b)의 구동 토크를 나타내고, R은 모터부(40)의 회전수를 나타낸다. 전방 틸트각(γ)이 90°일 때, 내부 베인 홈(55)의 격벽(55b)은 V형이 아니며, 도12에 도시된 바와 같은 높은 펌프 효율이 생성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 연료가 내부 펌프 챔버(50b) 내에 존재하지 않을 때에도, 연료는 연료 탱크(10)로부터 보조 탱크(20)로 낮은 토크로 펌핑될 수 있고, 동시에 펌프 효율(ηb)은 안정적으로 높게 유지된다.

(제4 내지 제7 실시예)

제4 내지 제7 실시예는 제1 내지 제3 실시예의 변형예이다. 즉, 후방면(55c)의 반경 방향 내부 단부(55d)와 후방면(55c)의 반경 방향 외부 단부(55e)를 연결하는 라인(103)과, 반경 방향 내부 단부(55d)로부터 임펠러(51)의 반경 방향으로 연장하는 라인(104) 사이의 후방 틸트각(α2)은 제1 내지 제3 실시예와 유사하 게 30°≤ α2 ≤ 80°의 범위로 설정된다. 본 실시예에서는, 후방면(55c)으로 형성된 면의 형상이 실제로 변형된다.

특히, 제4 실시예에서, 도13에 도시된 바와 같이, 내부 베인 홈(55)은 주연 형상의 모퉁이에서 R-챔퍼(chamfer)로 형성된다.

제5 실시예에서, 도14에 도시된 바와 같이, 내부 베인 홈(55)의 주연 형상은 반경 방향 내측에서 일직선으로 형성되고, 반경 방향 외측에서 아치형으로 형성된다.

제6 실시예에서, 도15에 도시된 바와 같이, 내부 베인 홈(55)의 주연 형상은 반경 방향 내측에서 아치형으로 형성되고, 반경 방향 외측에서 일직선으로 형성된다.

또한, 제7 실시예에서, 도16에 도시된 바와 같이, 내부 베인 홈(55)의 주연 형상은 일직선으로 형성된다.

도13 내지 도16은 제4 내지 제7 실시예 각각의 내부 베인 홈(55)을 도시하는 확대도이고, 각 실시예의 내부 베인 홈은 도6의 내부 베인 홈(55)에 대응한다. 제5 내지 제7 실시예의 각각에서, 도14 내지 도16에 도시된 바와 같이, 반경 방향 내부 단부(55d)는 내부 베인 홈(55)의 내경측 단부에 의해 형성된 원호와 후방면(55c)의 일직선부의 연장부 사이의 교점에 대응한다. 또한, 반경 방향 외측 단부(55e)는 내부 베인 홈(55)의 외경측 단부에 의해 형성된 원호와 후방면(53c)의 일직선부의 연장선 사이의 교점에 대응한다.

도13 내지 도16에 도시된 바와 같이, 내부 베인 홈(55)의 주연 형상이 변형 되더라도 후방 틸트각(α2)은 30°≤α2 ≤ 80°의 범위로 설정되고, 이로써 제1 내지 제3 실시예와 동일한 장점이 획득될 수 있다.

(제8 내지 제10 실시예)

제8 내지 제10 실시예 각각은 제2 실시예의 변형예이다. 즉, 회전 축 주변의 원통형 면 상에서, 경사각(β)은 라인(105)과 라인(106) 사이에 형성된다. 라인(105)은 펌프 챔버 커버(53) 측에서의 후방면(55cx)의 단부(55fx)와 펌프 챔버 케이싱(52) 측에서의 후방면(55cx)의 단부(55gx)를 연결한다. 라인(106)은 펌프 챔버 커버(53) 측에서의 단부(55fx)로부터 회전 방향의 후방측에 접선 방향으로 연장한다. 경사각(β)은 65°≤ β < 90°의 범위이다. 본 실시예에서는, 후방면(55cx)으로 형성된 면의 형상이 실제로 변형된다.

특히, 제8 실시예에서, 도17에 도시된 바와 같이, 후방면(55cx)의 외부 원통형 단부는 여러 개의 직선으로 형성된다. 제9 실시예에서, 도18에 도시된 바와 같이, 후방면(55cx)의 펌프 챔버 커버(53) 측은 곡선으로 형성된다. 또한, 제10 실시예에서, 도19에 도시된 바와 같이, 실질적으로 후방면(55cx)만 기울어진다. 도17 내지 도19 각각은 본 실시예의 각각에서 도8b의 IX, XI, XVII, XVIII, XIX-IX, XI, XVII, XVIII, XIX 선에 따르는 단면도에 대응하는 단면도를 도시한다.

도17 내지 도19에 도시된 바와 같이, 후방면(55cx)의 외부 원통형 단부의 형상이 변형될 때에도, 경사각(β)은 65°≤ β < 90°로 설정되고, 이로써 제2 실시예와 동일한 장점이 획득될 수 있다.

(제11 실시예)

본 실시예는 제2 실시예의 변형예를 포함한다. 제2 실시예에서는, 내부 베인 홈(55x)의 후방면(55cx)의 경사각(β)이 대략 반경 방향의 전체 영역에서 동일한 예를 설명했다. 이와 반대로, 본 실시예에서는, 도22 내지 도24에 도시된 바와 같이, 후방면(55cx)의 반경 방향 내부 원주 측에서의 경사각(β1)이 후방면(55cx)의 반경 방향 외부 원주 측에서의 경사각(β2)과 상이한 예를 설명한다.

도20은 도8b에 대응하는, 본 실시예의 임펠러(51)의 주연부의 확대도이다. 도21은 도20의 화살표 XXI 방향, 즉, 후방면(55cx)을 회전 방향에서 관측한 도면이다. 도22, 도23 및 도24는 각각 도20의 XXII-XXII 선을 따르는 원통형 단면도, 도20의 XXIII-XXIII 선을 따르는 원통형 단면도, 도20의 XXIV-XXIV 선을 따르는 원통형 단면도를 도시하고, 원통형 단면은 회전 축 주변에서 관측한다.

본 실시예에서, 후방면(55cx)은 서로 교차하는 복수의 면으로 형성된다. 특히, 후방면(55cx)은 내부 영역면(551)과 외부 영역면(552)의 두 개의 면으로 형성된다. 도21에 도시된 바와 같이, 내부 영역면(551)은 반경 방향에 대해 기울어져 연장하는 절곡부(55j)에서 외부 영역면(552)과 교차한다.

또한, 내부 영역면(551)은 회전 축 방향에 평행한 면으로 형성된다. 따라서, 도22에 도시된 바와 같이, 라인(제5 라인, 105a)과 라인(제6 라인, 106a) 사이에 형성되는 경사각(β1)은 β1 = 90°로 주어진다. 여기서, 라인(105a)은 축 방향에서의 하나의 단부 측에 있는 단부(551f)와 축 방향에서의 다른 단부 측에 있는 단부(551g)를, 후방면(55cx)의 반경 방향 최내측의 원주 측에서 연결한다. 라인(106a)은 축 방향의 하나의 단부 측에서의 단부(551f)로부터 회전 방향에서의 후 방측에 직교하는 방향으로 연장한다.

한편, 외부 영역면(552)은 절곡부(55j)로부터 회전 방향의 후방측으로 기울어지는 면으로 형성된다. 또한, 도23에 도시된 바와 같이, 라인(제7 라인, 105b)과 라인(제8 라인, 106b) 사이에 형성되는 경사각(β2)은 55°≤ β2 < 90°로 주어진다. 라인(105b)은 축 방향에서의 하나의 단부 측에 있는 단부(552f)와 축 방향에서의 다른 단부 측에 있는 단부(552g)를, 후방면(55cx)의 반경 방향 최내측의 원주 측에서 연결한다. 라인(106b)은 축 방향의 하나의 단부 측에서의 단부(552f)로부터 회전 방향에서의 후방측에 접선 방향으로 연장한다.

이러한 구조에서, 내부 영역면(551) 및 외부 영역면(552)은 도24에 도시된 바와 같이, 절곡부(55j)에서 서로 기울어지게 교차한다. 또한, 라인(105c)과 라인(10c)사이에 형성되는 경사각(β3)은 55°≤ β3 < 90°로 주어진다. 라인(105c)은 축 방향에서의 하나의 단부 측에 있는 단부(553f)와 축 방향에서의 다른 단부 측에 있는 단부(553g)를, 후방면(55cx)의 반경 방향에서의 대략 중심부로부터의 반경 방향 외측에서 연결한다. 라인(106c)은 축 방향의 하나의 단부 측에서의 단부(553f)로부터 회전 방향에서의 후방측에 직교하는 방향으로 연장한다.

다른 구성 요소는 제2 실시예의 구성 요소와 실질적으로 동일하다. 본 실시예에서는, 후방면(55cx)의 경사각(β1)과 경사각(β2)이 각각 변형된다. 본 구조에서도, 경사각(β2)은 55°≤ β2 < 90°로 설정되고, 이로써 제2 실시예에서와 유사한 장점이 획득될 수 있다.

본 작동은 도25에 따라서 설명한다. 도25는 내부 베인 홈(55x)의 경사각(β 2)과 내부 펌프 챔버(50b)의 펌핑 유동율 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 시험 조건은 도7의 경우와 실질적으로 동일하다. 도25에 표시된 바와 같이, 경사각(β2)은 55°≤ β2 < 90°로 설정되고, 이로써 연료는 연료 탱크(10)로부터 보조 탱크(20)로 충분히 펌핑될 수 있다. 각(β2)이 β2 < 55°로 설정될 때, 내부 펌프 챔버(50b)로의 펌핑 유동율은 현저하게 감소한다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 연료가 내부 펌프 챔버(50b) 내에 존재하지 않을 때에도, 연료는 연료 탱크(10)로부터 보조 탱크(20)로 낮은 토크로 확실히 펌핑될 수 있다. 또한, 경사각(β2)은 제2 실시예 및 제8 내지 제10 실시예의 경사각(β)에 비해 넓은 범위로 설정될 수 있고, 따라서 설계 자유도가 향상될 수 있다.

상기 설명에서, 각각의 내부 영역면(551) 및 외부 영역면(552)은 본 실시예에서 평면으로 형성된다. 이와 달리, 내부 영역면(551) 및 외부 영역면(552) 중 적어도 하나는 곡면으로 형성될 수 있다. 또한, 내부 영역면(551) 및 외부 영역면(552)은 서로 부드럽게 교차하도록 실질적으로 외부 영역면(552)만이 곡면으로 형성될 수 있다.

(다른 실시예)

본 실시예에서, 격벽(55b)은 제1 및 제3 실시예에서의 내부 베인 홈(55) 내에 구비된다. 이와 달리, 격벽(55b)은 제2 실시예처럼 구비되지 않을 수 있다.

제1 내지 제3 실시예에서, 외부 펌프 챔버(50a)는 보조 탱크(20)로부터 연료 탱크(10)의 외측으로 압력 하에 연료를 공급하기 위해 사용되고, 내부 펌프 챔버(50b)는 보조 탱크(20)에 연료 탱크(10)로부터의 연료를 채우기 위해 사용된다. 이와 달리, 외부 펌프 챔버(50a)가 보조 탱크에 연료를 채우기 위해 사용되고, 내부 펌프 챔버(50b)가 압력 하에 연료를 공급하기 위해 사용될 때, 외부 베인 홈(54)과 내부 베인 홈(55) 사이의 형상은 뒤바뀐다.

본 실시예의 상기 구조는 적절하게 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예의 절차는 특정한 연속 단계를 포함하도록 설명되고, 또한 본 명세서에 개시되지 않은 다양한 다른 연속적인 단계 및/또는 추가 단계를 포함하는 다른 실시예는 본 발명의 단계 내에 있도록 의도된다.

다양한 변형예 및 변경예는 본 발명의 기술 사상 내에서 상기 실시예로 다양하게 이루어질 수 있다.

도1은 제1 실시예의 연료 공급 유닛을 도시하는 단면도.

도2는 제1 실시예의 연료 공급 유닛의 연료 펌프의 펌프부 주연부를 도시하는 확대 단면도.

도3a는 제1 실시예의 임펠러의 전체적인 정면도.

도3b는 도3a의 확대도.

도4는 제1 실시예의 연료 펌프의 펌프부를 도시하는 경사 단면도.

도5는 제1 실시예의 임펠러의 외부 베인 홈의 확대도.

도6은 제1 실시예의 임펠러의 내부 베인 홈의 확대도.

도7은 후방 틸트각(α2)과 흡입 부압 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도8a는 제2 실시예의 임펠러의 전체적인 정면도.

도8b는 도8a의 확대도.

도9는 도8b의 IX, XI, XVII, XVIII, XIX-IX, XI, XVII, XVIII, XIX 선을 따르는 단면도.

도10은 경사각(β)과 펌핑 유동율 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도11은 제3 실시예에서 도8b의 IX, XI, XVII, XVIII, XIX-IX, XI, XVII, XVIII, XIX 선을 따르는 단면도.

도12는 전방 틸트각(γ)과 펌프 효율 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도13은 제4 실시예의 임펠러의 내부 베인 홈의 확대도.

도14는 제5 실시예의 임펠러의 내부 베인 홈의 확대도.

도15은 제6 실시예의 임펠러의 내부 베인 홈의 확대도.

도16은 제7 실시예의 임펠러의 내부 베인 홈의 확대도.

도17은 제8 실시예에서 도8b의 IX, XI, XVII, XVIII, XIX-IX, XI, XVII, XVIII, XIX 선을 따르는 단면도.

도18은 제9 실시예에서 도8b의 IX, XI, XVII, XVIII, XIX-IX, XI, XVII, XVIII, XIX 선을 따르는 단면도.

도19는 제10 실시예에서 도8b의 IX, XI, XVII, XVIII, XIX-IX, XI, XVII, XIX 선을 따르는 단면도.

도20은 제11 실시예의 임펠러의 확대도.

도21은 도20에서 화살표 XXI 방향에서 관측한 도면.

도22는 도20의 XXII-XXII 선에 따르는 단면도.

도23은 도20의 XXIV-XXIV 선에 따르는 단면도.

도24는 도20의 XXIII-XXIII 선에 따르는 단면도.

도25는 경사각(β2)과 펌핑 유동율 사이의 관계를 도시하는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 연료 공급 유닛

10 : 연료 탱크

20 : 보조 탱크

40 : 모터부

45 : 연료 챔버

50 : 펌프부

50a : 외부 펌프 챔버

50b : 내부 펌프 챔버

51 : 임펠러

54 : 외부 베인 홈

55 : 내부 베인 홈

Claims (14)

1. 서로 동축으로 위치한 내부 펌프 챔버(50b) 및 외부 펌프 챔버(50a)를 구비한 연료 펌프용 임펠러이며,

   상기 임펠러는,

   내부 펌프 챔버(50b)에 대응하는 영역 내에 구비되고, 회전 방향으로 배열되며, 그 각각은 서로 인접한 내부 베인 홈(55, 55x)를 분할하는 복수의 격벽(55a)과,

   연료 펌프의 흡입 튜브(58, 59)의 일측 상에 배치되는 펌프 챔버 커버(35)와,

   연료 펌프의 배출구(71)의 일측 상에 배치되는 펌프 챔버 케이싱(52)을 포함하며,

   후방면(55c, 55cx)은 각각의 내부 베인 홈(55, 55x)의 회전 방향에서의 후방 측에 위치되고,

   후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 내측은 반경 방향 내측으로부터 반경 방향 외측으로 회전 방향의 후방으로 기울어지고,

   제1 라인(103)은 후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 내부 단부(55d)와 후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 외부 단부(55e)를 연결하고,

   제2 라인(104)은 후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 내부 단부(55d)로부터 반경 방향으로 연장하고,

   상기 제1 라인(103)과 제2 라인(104)은 그 사이에서 후방 틸트각(α2)을 형성하고,

   상기 후방 틸트각(α2)은 30°≤α2 ≤ 80°의 관계를 만족하고,

   상기 후방면(55cx)은 회전 축 방향에서의 상기 펌프 챔버 커버(53)의 일측 상의 일 단부로부터 회전 축 방향에서의 상기 펌프 챔버 케이싱(52)의 일측 상의 다른 단부로 회전 방향에서의 후방으로 기울어지며, 서로 교차하는 복수의 면(551, 552)을 구비하고,

   제5 라인(105a)은 후방면(55cx)의 반경 방향 최내측의 하나의 단부측에서의 단부(551f)와 후방면(55cx)의 반경 방향 최내측의 다른 단부측에서의 단부(551g)를 연결하고,

   제6 라인(106a)은 반경 방향 최내측의 하나의 단부측에서의 후방면(55cx)의 단부(551f)로부터 회전 방향의 후방측을 향해 접선 방향으로 연장하고,

   상기 제5 라인(105a)과 제6 라인(106a)은 그 사이에서 경사각(β1)을 형성하고,

   제7 라인(105b)은 후방면(55cx)의 반경 방향 최외측의 하나의 단부측에서의 단부(552f)와 후방면(55cx)의 반경 방향 최외측의 다른 단부측에서의 단부(552g)를 연결하고,

   제8 라인(106b)은 반경 방향 최외측의 하나의 단부측에서의 후방면(55cx)의 단부(552f)로부터 회전 방향의 후방측을 향해 접선 방향으로 연장하고,

   상기 제7 라인(105b)과 제8 라인(106b)은 그 사이에서 경사각(β2)을 형성하고,

   상기 경사각(β1)은 경사각(β2)과 상이한 연료 펌프용 임펠러.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 경사각(β1)은 β1 = 90°의 관계를 만족하는 연료 펌프용 임펠러.
6. 제1항에 있어서, 상기 경사각(β2)은 55°≤ β2 < 90°의 관계를 만족하는 연료 펌프용 임펠러.
7. 삭제
8. 제1항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 펌프 챔버(50a)에 대응하는 영역 내에 구비되고, 회전 방향으로 배열되며, 그 각각은 서로 인접한 외부 베인 홈(54)을 분할하는 복수의 외부 격벽(54a)를 더 포함하고,

   외부 후방면(54c)은 각각의 외부 베인 홈(54)의 회전 방향에서의 후방측에 위치되고,

   외부 후방면(54)의 반경 방향 내측은 반경 방향 내측으로부터 반경 방향 외측으로 회전 방향의 후방으로 기울어지고,

   외부 제1 라인(101)은 외부 후방면(54c)의 반경 방향 내부 단부(54d)와 외부 후방면(54c)의 반경 방향 외부 단부(54e)를 연결하고,

   외부 제2 라인(102)은 외부 후방면(54)의 반경 방향 내부 단부(54d)로부터 반경 방향으로 연장하고,

   상기 외부 제1 라인(103)과 외부 제2 라인(104)은 그 사이에서 외부 후방 틸트각(α1)을 형성하고,

   상기 외부 후방 틸트각(α1)은 15°≤ α1 ≤ 30°의 관계를 만족하는 연료 펌프용 임펠러.
9. 제1항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 반경 방향 내측에서의 각각의 내부 베인 홈(55, 55x)은 격벽(55b)에 의해 부분적으로 분할되는 연료 펌프용 임펠러.
10. 제1항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 따르는 연료 펌프용 임펠러(51)를 구비한 연료 펌프.
11. 제10항에 따르는 연료 펌프와,

    연료를 저장하기 위해 연료 탱크(10) 내에 구비된 보조 탱크(20)를 포함하고,

    상기 보조 탱크(20)는 연료 탱크(10)로부터 추출된 연료를 연료 탱크 내의 액체 레벨과 독립적인 액체 레벨로 저장하도록 구성되고,

    연료 펌프(30)의 내부 펌프 챔버(50b)의 펌프 작동에 의해 연료 탱크(10)로 부터 연료가 공급되도록 구성된 연료 공급 장치.
12. 서로 동축으로 위치한 내부 펌프 챔버(50b) 및 외부 펌프 챔버(50a)를 구비한 연료 펌프용 임펠러이며,

    상기 임펠러는,

    내부 펌프 챔버(50b)에 대응하는 영역 내에 구비되고, 회전 방향으로 배열되며, 그 각각은 서로 인접한 내부 베인 홈(55, 55x)를 분할하는 복수의 격벽(55a)과,

    연료 펌프의 흡입 튜브(58, 59)의 일측 상에 배치되는 펌프 챔버 커버(35)와,

    연료 펌프의 배출구(71)의 일측 상에 배치되는 펌프 챔버 케이싱(52)을 포함하며,

    후방면(55c, 55cx)은 각각의 내부 베인 홈(55, 55x)의 회전 방향에서의 후방 측에 위치되고,

    후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 내측은 반경 방향 내측으로부터 반경 방향 외측으로 회전 방향의 후방으로 기울어지고,

    제1 라인(103)은 후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 내부 단부(55d)와 후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 외부 단부(55e)를 연결하고,

    제2 라인(104)은 후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 내부 단부(55d)로부터 반경 방향으로 연장하고,

    상기 제1 라인(103)과 제2 라인(104)은 그 사이에서 후방 틸트각(α2)을 형성하고,

    상기 후방 틸트각(α2)은 30°≤α2 ≤ 80°의 관계를 만족하고,

    상기 후방면(55cx)은 회전 축 방향에서의 상기 펌프 챔버 커버(53)의 일측 상의 일 단부로부터 회전 축 방향에서의 상기 펌프 챔버 케이싱(52)의 일측 상의 다른 단부로 회전 방향에서의 후방으로 기울어지고,

    제3 라인(105)은 후방면(55cx)의 하나의 단부측에서의 단부(55fx)와 후방면(55cx)의 다른 단부측에서의 단부(55gx)를 연결하고,

    제4 라인(106)은 상기 하나의 단부측에서의 단부(55fx)로부터 회전 방향의 후방측을 향해 접선 방향으로 연장하고,

    상기 제3 라인(105)과 제4 라인(106)은 그 사이에서 경사각(β)을 형성하고,

    상기 경사각(β)은 후방면(55cx)의 반경 방향 전체에서 65°≤ β < 90°의 관계를 만족시키는 연료 펌프용 임펠러.
13. 서로 동축으로 위치한 내부 펌프 챔버(50b) 및 외부 펌프 챔버(50a)를 구비한 연료 펌프용 임펠러이며,

    상기 임펠러는,

    내부 펌프 챔버(50b)에 대응하는 영역 내에 구비되고, 회전 방향으로 배열되며, 그 각각은 서로 인접한 내부 베인 홈(55, 55x)를 분할하는 복수의 격벽(55a)과,

    연료 펌프의 배출구(71)의 일측 상에 배치되는 펌프 챔버 케이싱(52)을 포함하며,

    후방면(55c, 55cx)은 각각의 내부 베인 홈(55, 55x)의 회전 방향에서의 후방 측에 위치되고,

    후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 내측은 반경 방향 내측으로부터 반경 방향 외측으로 회전 방향의 후방으로 기울어지고,

    제1 라인(103)은 후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 내부 단부(55d)와 후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 외부 단부(55e)를 연결하고,

    제2 라인(104)은 후방면(55c, 55cx)의 반경 방향 내부 단부(55d)로부터 반경 방향으로 연장하고,

    상기 제1 라인(103)과 제2 라인(104)은 그 사이에서 후방 틸트각(α2)을 형성하고,

    상기 후방 틸트각(α2)은 30°≤α2 ≤ 80°의 관계를 만족하고,

    상기 후방면(55c)은 회전 축 방향에서의 중심(55h)으로부터 회전 축 방향에서의 양 측으로 회전 방향의 전방으로 기울어지고,

    제9 라인(107)은 후방면(55c)의 회전 축 방향에서의 중심(55h)과 후방면(55c)의 회전 축 방향에서의 상기 펌프 챔버 케이싱(52)의 일측 상의 단부(55i)를 연결하고,

    제10 라인(108)은 후방면(55c)의 회전 축 방향에서의 중심(55h)으로부터 회전 방향에서의 전방측을 향해 접선 방향으로 연장하고,

    상기 제9 라인(107)과 제10 라인(108)은 그 사이에서 전방 틸트각(γ)을 형성하고,

    상기 전방 틸트각(γ)은 70°≤ γ < 90°의 관계를 만족하는 연료 펌프용 임펠러.
14. 제12항에 있어서, 상기 경사각(β)은 후방면(55cx)의 반경 방향 전체에서 실질적으로 일정한 연료 펌프용 임펠러.

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